青藏高原日照強烈,是光伏新能源發電的理想之地。據統計,青藏高原年總輻射量超過1800kWh/㎡,部分地區甚至超過2000kWh/㎡。具有豐富光資源和巨大地理空間的青藏高原,在國家雙碳目標的深入推進下,具有無限廣闊的光伏發展潛力。
但高原地區高寒、高紫外、高雪載、低空氣密度……嚴苛的環境也對光伏組件的長期運行帶來更多新的挑戰。阿特斯作為一家在光伏組件領域耕耘了22年的老字號頭部企業,積累了豐富的組件可靠性保障和系統設計經驗,為高原光伏提供了解決方案。
高原光伏場景下組件設計和可靠性驗證:
高寒
隨著高原地區海拔升高,環境溫度會明顯降低。隨著環境溫度降低,組件玻璃熱膨脹系數減小,更加容易斷裂或爆裂,加之高原地區冰雹頻率更高,低溫下玻璃的抗衝擊性能也面臨更大挑戰;另外,低溫還會導致組件接線盒、連接器和膠膜等高分子材料分子鏈柔性降低,從而降低材料的抗衝擊性能或組件的載荷性能。
針對高原地區高寒的環境特點,阿特斯對於組件關鍵原材料如玻璃、接線盒、連接器、膠膜等做了一系列優化設計和嚴苛的可靠性驗證:
(1)玻璃
阿特斯在玻璃來料工序執行十分嚴苛的四點彎測試,四點彎強度達到140MPa,確保組件玻璃材料具備可靠的載荷承載能力。此外,阿特斯參照IEC TS 62782:2016標準對組件執行加嚴的零下40℃靜載+動載的低溫載荷序列測試,表明阿特斯高功率組件具備優異的低溫載荷性能表現。
此外,高原地區冰雹天氣較頻繁,典型的如青藏高原,年均冰雹日數甚至超過十天。更高的冰雹頻率,更低的環境溫度,也對組件玻璃的抗衝擊性能帶來更高的挑戰。阿特斯高功率組件除了通過常規的25mm直徑,23m/s速度的冰雹測試之外,還會執行加嚴零下20℃低溫冰雹測試以及冰雹序列測試等,充分保障組件低溫環境下的抗冰雹衝擊性能。
(2)接線盒/連接器
阿特斯自産連接器和接線盒,採用高強度聚苯醚+聚苯乙烯材料,具備十分優異的耐低溫性能。同時,阿特斯連接器和接線盒也均通過了基於UL1703標準的低溫衝擊試驗,低溫條件下的抗衝擊性能表現優異。
(3)膠膜
當溫度低於膠膜玻璃化溫度時,膠膜材料會逐漸呈現剛性,對電池片的保護能力大幅降低,在外界應力下易造成電池片隱裂。阿特斯雙面組件採用二代POE膠膜,兼具傳統POE低玻璃化溫度和EVA高粘附性的優點,有效應對高原高寒挑戰。經3~10倍加嚴IEC標準的可靠性測試之後,EVA+二代POE膠膜搭配的組件在TC、HF、SML+DML+TC+HF等測試後都表現優異,功率衰減遠低於阿特斯內控3%標準。
高紫外
高原地區由於海拔高,空氣稀薄,大氣對太陽輻射的削弱作用較弱,所以紫外線強度明顯升高。由於紫外線能量較高,更容易造成高分子材料分子鏈斷裂或交聯,從而加速材料老化。
阿特斯組件原材料如膠膜、接線盒、導線等高分子材料通過最高紫外800kWh/㎡以上的測試,遠高於現有標準紫外測試劑量。另外,阿特斯聯合華能、CPVT(國家太陽能光伏産品品質檢驗檢測中心)共同制定的IEC 63209-3標準已正式提交至國際標準委員會,國內同等標準同步編制。該標準在紫外測試的同時疊加其他老化因子,如TC熱循環、HF濕凍等,更加貼近真實組件戶外使用環境。
高雪載
高原地區積雪分佈廣泛且持續時間長。由於大多數組件都以傾斜角度安裝,積雪由於重力作用會沿著組件表面下滑,堆積在組件底端,對整個組件産生不均勻載荷作用,容易導致組件局部壓力過大,甚至出現邊框彎折或斷裂、玻璃破碎等失效情況。
針對這一現實情況,阿特斯高功率組件基於IEC 62938標準進行嚴苛的不均勻雪載測試,臨界雪載荷值最高可達7200Pa,按照平均雪密度0.25g/cm³計算,相當於2.9米厚度的積雪積壓在組件表面産生的壓力。充分證明阿特斯高功率組件具備優異的抗雪載荷能力。
低空氣密度
隨著海拔升高,空氣壓力和空氣密度降低,帶電粒子的平均自由程增加,電子單元行程內的碰撞次數減少,但每次碰撞前積累的能量增加,空氣分子中電離的可能性增大。因此,隨著海拔升高,電氣設備的空氣絕緣強度會降低。這就意味著在高海拔地區應用的組件産品需要評估更高脈衝電壓下的可靠性,以驗證光伏組件電氣間隙和固體絕緣的能力。
知名第三方技術服務機構CGC鑒衡認證中心對阿特斯高功率組件進行了30kV的極高脈衝電壓測試,阿特斯組件以優異的表現順利通過。根據即將正式發佈的IEC 61730新標中“電氣間隙脈衝電壓對應海拔高度規範”的要求,理論上阿特斯高功率組件可滿足5000~6000米海拔高度地區的絕緣性能要求。
據悉,阿特斯經過多年技術積累,形成了完善的核心技術體系,成功研發並量産了一系列光伏組件産品,亦以組件産品為基礎,提供光伏系統、大型儲能系統、電站工程EPC及光伏電站等組件應用産品和服務,形成公司的核心技術産品及服務。阿特斯的專利申請數和授權數連續多年位居全球光伏行業領先地位,累計獲授權專利超3,000余項,主導獲參與制定了20多項國際、國家及行業標準。
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