陳澤兵CHEN Ze-bing

（中國(guó)三峽新能源（集團(tuán)）股份有限公司建設(shè)管理分公司，曲靖 655700）

0 引言

為了積極應(yīng)對(duì)全球溫室效應(yīng)的加劇，全球各國(guó)為了達(dá)到《巴黎協(xié)定》中關(guān)于消減碳排放的要求，在能源的獲取方面減少以及避免碳等溫室氣體產(chǎn)生是人類生產(chǎn)活動(dòng)過(guò)程重要手段，從而推動(dòng)了新能源的改革，也是人類發(fā)展的重中之重；光伏作為新能源解決方案中重要的組成部分，經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用到人類能源生產(chǎn)過(guò)程中；隨著國(guó)家力爭(zhēng)2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和，這幾年光伏電站的建設(shè)也得到快速的發(fā)展，隨之而來(lái)的問(wèn)題由于光伏電站占地面積比較大，可用的光伏土地整體越來(lái)越少，同時(shí)場(chǎng)景的復(fù)雜型也提高很多。傳統(tǒng)安裝方式以及常規(guī)組件組成的系統(tǒng)無(wú)法應(yīng)對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景（山地、漁光等），無(wú)法充分利用地面有效面積，發(fā)電效率也不高，從而增加了電站的成本，降低了電站IRR 收益；傳統(tǒng)的P 型雙面組件整體組件目前在市場(chǎng)上廣泛的應(yīng)用，而效率較低，衰減較高等特點(diǎn)無(wú)法更好提高項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)性，新型N 型TOPCON 組件在效率、衰減以及雙面率等性能提升明顯，可以增加整體項(xiàng)目的收益率；本文主要針對(duì)實(shí)陣山地項(xiàng)目，為了提高山地的排布利用率以及系統(tǒng)的發(fā)電效率，研究柔性支架搭配高效N 型TOPCON 組件增加項(xiàng)目的容量，減低系統(tǒng)BOS 成本，同時(shí)提升發(fā)電效率以保證系統(tǒng)的整體的收益。

1 高效N 型組件與柔性支架系統(tǒng)介紹

1.1 柔性支架簡(jiǎn)介

柔性固定支架是一種預(yù)應(yīng)力自適應(yīng)支撐體系，由索網(wǎng)、支撐系統(tǒng)、錨定系統(tǒng)等組成，通過(guò)將光伏組件固定在張緊于兩柱間的鋼絞線上的方式來(lái)簡(jiǎn)化組件支撐系統(tǒng)。利用張緊的鋼絞線的軸向拉力抵抗組件自重、雪荷載和風(fēng)荷載。柔性支架通過(guò)懸、拉、掛、撐四大安裝方法，實(shí)現(xiàn)上、下、左、右各方向的自由架設(shè)，可有效增加板下空間，用鋼材量少、自重輕、性價(jià)比高；對(duì)場(chǎng)地基礎(chǔ)要求低，占地少，提高土地的利用率；預(yù)裝性強(qiáng)，可大幅度縮短整體施工周期[1][2]。

柔性支架整體結(jié)構(gòu)如圖1 所示，新一代柔性支架采用了穩(wěn)定鎖桿設(shè)計(jì)，改進(jìn)了排間柔性穩(wěn)定抗風(fēng)系統(tǒng)。通過(guò)張拉預(yù)應(yīng)力，控制拉索弧垂；南北向穩(wěn)定索桿系統(tǒng)將陣列東西南北形成整體，增加承重索的抗扭剛度，有效地抵抗風(fēng)振對(duì)組件的不利影響。

圖1 柔性支架系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.2 N 型TOPCON 組件性能簡(jiǎn)介

N 型TOPCON 組件具有轉(zhuǎn)化效率高、溫度系數(shù)低、雙面率高、工作溫度低、隱裂風(fēng)險(xiǎn)低、無(wú)LID 光衰、更優(yōu)異的功率質(zhì)保等優(yōu)點(diǎn)，使用N 型TOPCON 組件可以有效降低光伏系統(tǒng)的BOS 成本，提升電站發(fā)電量，降低電站系統(tǒng)的LCOE 度電成本，提升光伏系統(tǒng)的收益率[3]。

高轉(zhuǎn)化效率：N 型TOPCON 電池量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)化效率已超過(guò)25.6%，較常規(guī)P 型PERC 單晶高2%；N 型TOPCON組件功率較常規(guī)P 型PERC 組件高20W 以上；采用N 型TOPCON 組件，可以有效節(jié)約光伏項(xiàng)目用地面積，提升單位土地的光伏電站發(fā)電量。

更低的溫度系數(shù)：N 型TOPCON 組件溫度系數(shù)僅有-0.30%/℃，常規(guī)P 型PERC 組件溫度系數(shù)-0.34%/℃，在高溫下N 型TOPCON 組件發(fā)電損失更低，而光伏系統(tǒng)在戶外發(fā)電時(shí)，絕大部分工作時(shí)間高于標(biāo)準(zhǔn)組件溫度25℃，理論上因?yàn)楦邷貛?lái)的發(fā)電損失TOPCON 組件比PERC 組件低11.76%，可以有效提升電站的發(fā)電效率。

更高的雙面率：N 型TOPCON 組件雙面率可達(dá)80%，而同樣版型的P 型PERC 組件雙面率在70%以內(nèi)，在同樣的安裝環(huán)境下，理論上背面發(fā)電增益比常規(guī)P 型PERC 單晶組件多出11.43%，可顯著提升光伏電站的發(fā)電效率。

更低的工作溫度：一道N 型TOPCON 組件可以讓部分近紅外光透過(guò)，工作溫度更低，約較常規(guī)P 型PERC 單晶組件低2℃左右。

低隱裂風(fēng)險(xiǎn)：常規(guī)P 型PERC 電池的背面激光開槽寬度一般在25-40μm 左右，在開槽范圍內(nèi)，鋁硅合金的深度可達(dá)10-30μm，為硅片厚度的6%-18%；鋁硅合金和銀硅合金相轉(zhuǎn)變溫度的不匹配，使該區(qū)域有形成大量的空洞（Void）的風(fēng)險(xiǎn)，不均勻的應(yīng)力分布、深入硅片內(nèi)部的鋁硅合金以及大量存在的空洞，給組件的機(jī)械載荷可靠性帶來(lái)了很大的風(fēng)險(xiǎn)。N 型雙面電池為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，金屬化深度＜0.2μm，隱裂風(fēng)險(xiǎn)更低。

更優(yōu)異的功率質(zhì)保：N 型TOPCON 組件首年衰減1%，每年0.4%；P 型組件首年衰減2%，每年0.45%，第30 年N型TOPCON 組件比P 型發(fā)電量高2.45%，在整個(gè)生命周期一道N 型TOPCON 組件比P 型組件發(fā)電量平均高1.73%。

2 系統(tǒng)方案選型分析

本系統(tǒng)方案為實(shí)陣基地方案，項(xiàng)目地址位于廣西東部大瑤山之東，梧州市西北部，介于北緯23°52'～24°25'，東經(jīng)110°20'～110°44'之間?？h境東接昭平縣，西連金秀瑤族自治縣，南鄰平南縣、藤縣，北與荔浦市相接；縣境東西最大橫距43 千米，南北縱距70 千米，全境呈長(zhǎng)形，總面積1279 平方千米。新圩鎮(zhèn)位于蒙山縣西北部，距蒙山縣約12公里。項(xiàng)目地形為山地情況，因?yàn)樯降厍闆r，使用常規(guī)組件以及支架方案無(wú)法滿足整體項(xiàng)目的收益要求，所以選擇了N 型雙面雙玻TOPCON 580W 組件。

2.1 N 型TOPCON 選型方案

為進(jìn)一步對(duì)比N 型TOPCON 和P 型PERC 組件在系統(tǒng)應(yīng)用端的差異，本文選擇了常用的N 型TOPCON 雙面雙玻組件（組件型號(hào)DH144NA）和P 型PERC 雙面雙玻組件（組件型號(hào)DH144PA）分別進(jìn)行系統(tǒng)端的模擬分析（表1），模擬計(jì)算在同樣的安裝環(huán)境下，使用兩種不同的組件帶來(lái)的系統(tǒng)BOS，發(fā)電量、LCOE 和收益率差異。測(cè)算顯示，即便在N 型TOPCON 組件單瓦貴0.02 元的情況下，因?yàn)镹型TOPCON 組件高發(fā)電量和低BOS 成本的優(yōu)勢(shì)，N 型TOPCON 組件的系統(tǒng)度電成本（LCOE）仍然比P 型PERC組件低2.28%，全投資收益率IRR 比P 型PERC 組件高0.32%，N 型TOPCON 在系統(tǒng)應(yīng)用端具有顯著優(yōu)勢(shì)。

表1 N 型和P 型組件在系統(tǒng)端的對(duì)比

2.2 柔性與剛性支架選型

針對(duì)本項(xiàng)目場(chǎng)區(qū)地形地貌，劃分成三種類型，第一類陡峭型，圖2（坡度40～60 度）東門林場(chǎng)地塊，傳統(tǒng)支架無(wú)法施工，柔性支架樁基少跨距大，能適應(yīng)大坡度地形。第二類混合類型，圖3、圖4（坡度20～60 度）固定支架只能布置在小于35 度坡，柔性支架可以全場(chǎng)地布置（除北坡）柚子地地塊可增容43.4%，第三類型平坦地型，高速路地塊圖5圖6（坡度0～20 度）固定支架比柔性支架多布置4.1%，原因是圖7 柔性支架斜拉結(jié)構(gòu)，會(huì)占用一定面積。

圖2 柔性布置

圖3 固定布置

圖4 柔性布置

圖5 固定布置

圖6 柔性布置

圖7 柔性支架斜拉結(jié)構(gòu)

固定支架有柔性支架各自特點(diǎn)，在本項(xiàng)目中，大坡度山地與混合型大坡度山地柔性支架有較大優(yōu)勢(shì)，在平緩破高速路地塊固定支架具有一定容量?jī)?yōu)勢(shì)。在復(fù)雜地形項(xiàng)目中，要對(duì)地形進(jìn)行細(xì)化分類，適配不同方案，選型適合的支架。（表2）

表2 方案對(duì)比表

3 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)實(shí)陣項(xiàng)目對(duì)組件選型以及支架選擇進(jìn)行論證：

第一，選擇了N 型TOPCON 雙面雙玻組件580W 相比常規(guī)組件降低了BOS 成本1.86%，IRR 提高了1.32%；

第二，柔性支架方案則在土地利用方案發(fā)揮了重要作用，在固定支架方案原有三塊地塊從原有裝機(jī)量46.22MW，在柔性支架方案中則裝機(jī)量提高到76.22MW，裝機(jī)量提升為64.9%。

因此N 型TOPCON 雙面雙玻組件580W 搭配柔性支架的方案在山地的應(yīng)用整體提高了土地的利用率，提高了項(xiàng)目整體的項(xiàng)目的收益率。