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PID效应的成因及抑制方法
返回列表 来源: 发布日期: 2022.07.02 浏览次数:

     PID效应(Potential Induced Degradation)中文全称为电势诱导衰减。PID对组件的直接危害是大量电荷聚集在电池片表面,使电池表面钝化效果加剧,从而导致电池片的填充因子、开路电压及短路电流降低,电池组件功率衰减,衰减程度可达50%1

组件发生PID衰减EL成像图对比

关于PID效应成因,目前光伏行业比较认可的说法是: 随着光伏系统大规模应用,系统电压越来愈高。 电池组件往往18-22块串联才能达到逆变器的MPPT工作电压,这就导致了很高的开路电压和工作电压。

以STC环境下450W的72片电池组件为例,20串电池组件的开路电压高达1000V,工作电压高达800V。由于光伏电站需要配套防雷接地工程,一般组件的铝合金边框都要求接地,电池片和铝框之间就会形成接近1000V的直流高压,造成电路与金属接地边框存在电压偏置。2

组件发生PID效应的机理

另外一个成因是组件封装。 光伏组件封装工艺不能保证百分百绝缘 ,在长期使用过程中,容易造成漏电,使PN结中的电子损失的越来越多,导电性能越来越差,最终导致电池组件的发电性能下降。
 
今天,我们将从组件端和逆变器端两方面来解读如何预防和修复PID现象。

组件端

光伏组件出厂前进行PID测试 ,PID的测试标准是根据IEC62804光伏组件性能测试标准、IEC61215、IEC61730光伏组件安全测试标准结合而成,能够很好 预判光伏组件在使用过程中是否会发生PID效应。 客户在购买光伏组件时,也可以让厂家提供相应的PID测试报告。

逆变器端
逆变器应对PID效应有以下三种方案:

方案1:采用负极接地方法,消除组件负极对地的负压

这种方案适用于 隔离型光伏逆变器,包括高频隔离型逆变器和工频隔离型逆变器,负极接地后,消除了组件对地的负压,能有效抑制PID现象。而针对非隔离型光伏逆变器,则需要外加隔离变压器之后才能实现负极接地。

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负极接地方案示意图

方案2:采用虚拟中性点接地方案,消除组件负极对地的负压

这种方案适用于由 多台组串式光伏逆变器构成的集中式光伏电站,通过抬升虚拟中性点的电位,使各台逆变器的组串负极对地电压接近为0电位以实现PID抑制功能。4


虚拟中性点接地方案示意图

方案3:采用正向偏置电压方案,修复PID效应

这种方案适用于由 单台或多台组串式光伏逆变器构成的分布式光伏电站,采用逆变器内置或外置防PID修复功能模块,该模块由交流侧供电,在光伏组串正负极加正向偏置电压,修复PID效应,可提供自动模式,夜间模式和连续模式三种输出方式,一般默认为自动模式输出,自动模式输出为系统最高电压。5
外置PID修复功能模块示意图

目前PID效应已经是行业内公认对光伏组件功率影响的重要因素,尤其是面对如高温、高湿等复杂环境时,光伏组件的PID效应还会加剧。因此在组件端,我们 可以采用耐候性更好的原辅材料进行封装,增加外部电路与内部电池的绝缘电阻,降低漏电流现象;另外无边框组件在实验中相较于有边框组件,有较好的抗PID特性,因此边框也是我们研究PID的重要因素。在逆变器端,可采用虚拟接地方案,或选配内置或外置防PID功能模块来解决PID效应
 
通过以上方案,虽然不能达到完全避免PID效应的效果,但可以把因PID效应造成的损失降到最低。



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