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                                  PID效应与逆变器防治技术

                                   2020-07-20    130  

                                  什么是PID现象?

                                  在2005年,美国著名光伏制造商SUNPOWER公司提出了一个新的发现。这种现象称之为“表面极化”。当在组件上施加一个反向高压时,会发生表面极化现象。电池的表面会随着时间累积负电荷。这些电荷会将正电荷吸引到电池表面,形成复合中心。相反,当组件上施加负电压时,极化现象也相应改变,这种情况下组件的性能不会有影响。这是最著名的PID(Potential Induced Degradation)现象。经过研究发现,PID 现象一般是一种可逆的表面极化现象。

                                  PID 有什么危害?

                                  我国传统的装机大省已经从西北部向东南部转移。相对于西北的干旱、多风沙气候,东南部的湿热气候对光伏电站的影响截然不同,PID问题已成为影响光伏电站发电量的重要因素之一。特别是在温度高、湿度大的东部分布式屋顶、渔光互补等电站,发生PID的概率大大增加。

                                  实际光伏电站现场测试发现,在建成1至2年后出现部分组件功率大幅下降的现象,有些组件功率衰减竟高达50%以上。组件衰减诱因很多,如光致衰减、老化衰减、隐裂、电池片破裂等,其中重要原因之一是组件PID效应。下图为PID效应的红外照片, PID效应严重的电池片发黑。


                                  图1:PID效应的红外照片

                                  SMA 进行了相关实验验证,以下是相关实验情况,大家可以发现,仅仅几十个小时之后,组件功率特性发生了很大衰减。


                                  图2:实验模拟图


                                  图3:实验结果

                                  国内实验数据显示,2年可衰减了54.4%!可见,PID效应对组件输出功率影响巨大,是光伏电站发电量的“恐怖杀手”。

                                  PID效应的防治

                                  首先是组件厂家从材料、结构等方面做了大量的工作并取得了一定的进展;如可采用抗PID材料、防PID电池和封装技术等。采用非乙烯—醋酸乙烯共聚物的封装材料、采用无边框组件或双玻组件等,都可以在一定程度上减少PID效应。

                                  本文着重介绍如何从逆变器侧进行PID 防治,逆变器侧的防治大致有三种解决方案:

                                  第一种是负极接地,我们在PID 效应中介绍了,PID是因为组件负极对大地产生了负压导致的 ,对应的我们可以采用负极接地的方法来减少这种衰减;将光伏组件或逆变器的负极通过电阻或保险丝直接接地,使电池板负极对大地的电压与接地金属边框保持在等电位,消除负偏压,该方案多用于集中式逆变器,并且会带来面板电压升高,有电击风险,组串式由于一般不带隔离变压器等因素很少这么应用;


                                  图4:负极接地方案示意图


                                  图5:不同逆变器负极对大地的负电压不同

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                                  责任编辑:suna
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