近日，阿特斯成功举办《高功率组件全场景应用之采煤沉陷区光伏电站》线上直播活动。 在本次系列直播活动中，阿特斯中国区产品推广技术人员立足光伏+采煤沉陷区应用背景，详细介绍了组件设计和可靠性验证，并分享了采煤沉陷区光伏系统优化的建议。 光伏+采煤沉陷区应用背景 我国煤炭行业70多年负载运行，为社会经济发展提供了重要能源保障的同时，煤炭开采也留下了大面积的采空区和沉陷区。据统计，我国共有23个省份、151个县市分布有采煤沉陷区，面积高达3000多万亩，采煤沉陷区综合治理已成为各地政府亟待解决的难题。 西北矿区主要面临的矿坑回填与渣堆处理，安装光伏组件可防风固土、恢复生态系统；东部高潜水位矿区沉陷带来的水面，利用内陆漂浮式光伏技术，可实现储水灌溉、光伏发电和渔业养殖的综合利用。 利用采煤沉陷区受损土地发展光伏，不仅可以解决生态环境治理问题，将闲置资源变为当地经济增长的要素之一，还可带动当地就业。 采煤沉陷区场景下的组件设计和可靠性验证 采煤沉陷区光伏应用场景的多复杂地形、高湿、高盐雾、多粉尘/鸟粪等严苛的环境特点，对光伏组件的长期运行带来非常大的挑战。阿特斯作为光伏领域老兵，行业潜心耕耘22年，百炼成钢，追求卓越，组件在可靠性保障方面遥遥领先。 1.应对复杂地形挑战 采煤沉陷区形成的陆地地形，起伏高差较大、地形分散崎岖，植被覆盖率低、裸露地表扬尘大、部分边坡坡度较大且土壤侵蚀严重，在组串设计、排布以及施工安装上增加了难度。 （1）针对复杂地形条件，结合不同尺寸版型组件组串特点，建议选择最适宜组件。 基于166-72版型，对比了P型182-72、210-60以及210-66版型，结果表明： 182-72版型组串功率增加21%，而高度及串长仅增加8%，适用于山体凌乱、破碎的山地； 210-60版型组串功率增加52%，而高度仅增加3%，适用于陡峭山地； 210-66版型组串功率增加57%，高度和串长增加13%及33%，适用于较为平缓的丘陵 。 对于N型TOPcon组件，版型选择同样适用于本建议。 （2）高功率组件在崎岖地形项目的安装适应性 与传统的166组件相比，182/210组件面积和重量都有增加，但功率效率提升明显；根据多个项目的统计数据，210组件由于单片功率更高，串数少，相比182组件，单瓦安装成本还可节约10-15%左右。 （3）支架新技术的应用 崎岖复杂特殊地形对常规支架适用有一定限制性，近两年柔性支架电站运行案例越来越多，柔性支架发挥其“大跨度、高净空”优势，将原本不能安装组件的地块也能实现组件的安装，将土地利用率提高到极致。 阿特斯可靠性团队专门做了高功率组件与柔性支架的兼容性测试，并在中南大学国家实验室，通过了150万次的激振试验和30m/s的风洞测试，试验结果显示组件未出现明显隐裂，且组件边框未出现裂纹、破损、撕裂等情况，组件与柔性支架的兼容性测试结果优异。 2.应对高湿环境挑战 采煤沉陷区水面高湿环境，容易诱导电池化学腐蚀、胶膜分层，同时为漏电流的传输提供了绝佳条件，导致PID风险增加。 阿特斯可靠性团队通过创新性加速湿热测试实现对电池耐腐蚀性能的快速表征。电池端，最早应用醋酸测试方法，将标准的IEC测试方法需要的83天测试时间，缩短至仅2天，实现了对电池耐腐蚀性能的快速筛选和指导工艺优化；组件端，依靠MPCT 高压蒸气试验进行第二重可靠性保障。P 型和N型组件，在2倍IEC DH湿热老化试验下，组件的衰减都不超过2%，远低于1倍IEC的5%的衰减要求 阿特斯是行业内最早大规模导入EPE胶膜的厂家，EPE胶膜的导入，继续保留了POE胶膜高阻水和高体积电阻率性能，同时具有EVA 的高粘附特性，有效避免了胶膜分层风险。 根据P型和N型组件的结构特点，P—PERC组件胶膜采用EVA+EPE，Topcon组件采用EPE+EVA的胶膜搭配。阿特斯对封装胶膜进行了加严2倍IEC标准的可靠性测试， P型和N型组件的衰减分别是1.39％和0.48％，可靠性表现十分优异。 3.应对严苛盐雾考验 对于采煤沉陷区水面环境下，高盐雾对组件的影响，阿特斯的应对之策是什么呢？ IEC 标准61701针对组件的盐雾测试分为8个等级，最严苛的是盐雾等级8测试。应用于高盐雾环境，阿特斯所有182/210组件均使用了最严格的测试方法8，测试结果也远远低于IEC标准要求。 4.创新接线盒和连接器设计 阿特斯自产的连接器，结构上首创圆形双层结构和和螺母防松设计，连接器螺杆处增设了连接弹片，螺帽增设了防松凹槽，螺杆和螺帽采用旋转锁定系统，连接器的防尘防水等级达到防尘、防水的最高等级IP68，接头连接不会松动脱落，且阻水可靠性更优异。 阿特斯自产的接线盒，采用复合序列老化测试进行验证（紫外+盐雾8+紫外+盐雾8+紫外），更加真实地模拟组件户外实际应用情况，经加严3倍测试之后，接线盒耐老化和绝缘性能非常优异。 5.独特版型设计和热斑控制技术 承接多年的电池半片封装工艺，阿特斯大尺寸、高功率组件拥有优异的抗热斑性能。同时依托阿特斯依靠先进的热斑管控技术，CSIR红外检测和严苛的电池漏电流管控，使得210系列高功率组件热斑温度不升反降，可以应对采煤沉陷区多灰尘和鸟粪带来的热斑风险。 采煤沉陷区场景下光伏系统优化建议 光伏电站系统设计关系到光伏电站发电量的高低，针对采煤沉陷区应用场景，推荐选择阿特斯最新（N型Topcon182/182R/210组件），依靠其高可靠性、高发电性能、低BOS成本、低土地使用面积优势，更能发挥其卓越性。 除了组件版型的推荐，在电站系统设计优化上，阿特斯提出进一步优化组件倾角，优化组件装机容量和投资利润。 以格尔木项目地为例，采用阿特斯210 N型-690双面组件。 经测算，使用PVsyst模拟发电量最佳倾角为31°，但是，发电量最佳倾角是否是所谓第一性原则呢？对于项目业主来说，实现度电成本最低是最终目标，因此通过度电成本计算，组件安装角度在降低~4°左右，27°时可实现度电成本最低，相应的项目装机量可扩大~ 4％； 当然，我们也不排除另外一种可能性，由于受到土地限制等原因，项目需求更大的装机容量，我们进一步计算发现基于度电成本最低倾角27°，安装角度再降低~8°左右，在19°时，此时项目利润最大，项目装机容量可继续扩容~ 9％。 对于项目装机容量最大化需求，可考虑降低组件安装倾角，缩小南北间距，以寻求最优的度电成本和项目利润点。 结论 根据测算，在太阳能资源丰富的低纬度区域，运用高效率N型TOPCon 组件，采煤沉陷区选用典型水面漂浮式安装方式，光伏发电量可以达到每年18.87万度/亩。以占用土地1500亩年产十万吨露天煤矿计，火力发电煤耗按照国家统计局发布的标准煤折算系数，煤电产出为每年18.52万度/亩。结果表明，光伏亩产电力几乎等同甚至超出标准煤电的发电能力。 阿特斯一直以来都是技术创新和可持续发展的倡导者和践行者，同时也是光伏技术的引领者。阿特斯光伏组件不仅在全球绝大多数地区实现了发电成本低于火电的突破，还能显著增加系统装机容量，部分地区甚至“亩产光电”已高于“亩产煤电”。我们将不断优化组件工艺，研发创新技术，进一步推动新旧动能转换和资源型城市转型，助力采煤沉陷区修复土地伤疤，脱黑披绿，使废弃土地焕发新的生机。