当前位置:首页  >  新闻资讯  >  技术专题
PID成因分析及抑制方案
2015-07-13

                      PID成因分析及抑制方案

一.PID成因分析

PID(Potential Induced Degradation)电势诱导衰减效应,是指光伏面板在长时间工作后性能会发生逐渐衰减的反应。PID效应最容易出现在潮湿的环境条件下,且该现象活跃程度与潮湿程度相关。

从组件层面来讲,环境的温、湿度影响了电池片和大地之间的泄漏电流,如果水汽深入组件,那么封装材料(ENC)的导电率上升,相应组件的泄漏电流增大。封装材料、背板、玻璃、边框、硅胶的相互作用影响了泄漏电流的路径。另外,组件的制备工艺和结构设计都对组件的PID有一定的影响。同时衰减现象与组件表面被导电性、酸性、碱性以及带有离子的物体污染有关。此现象大多发生在距离负极最近的光伏模块中。

根据光电组串长度和所用逆变器的设备类型,此处的光伏电池的电位(相对于地面的电压)介于− 200V −350V 之间。 但是,出于安全原因,光伏模块的框架必须接地,因此其电位为 0V。光伏电池和框架之间的此电压可导致电子与光伏模块所用材料松离,并通过接地框架放电,如下图所示,

                                    

这会导致极化,从而使光伏电池的特征曲线发生有害改变。显然,从其产生的大致原因可以知道这种极化是可逆的,因此,可将其与腐蚀和正常退化等无法消除的结果区分开来。光伏模块在退化前和退化过程中的特征曲线如下,其特点在于其平滑性,开路电压和短路电流变化非常小,但是最大功率点(MPP)最多将降低 70%,从而带来了发电量的损失以及电站可靠性等严重问题。所以特别是对于电站如何有效抑制电池板的PID现象,显得非常重要。

                                                                        

 

二.PID抑制方案

从系统层面上来讲,电池片与大地之间的电势差是 PID 效应的一个关键的因素。系统电压决定于组件串联的数量、辐照度和温度等因素。根据不同的接地方式,组件内部对地的电压呈正向或反向。有三种接地方式,系统的正极接地,系统负极接地,系统不接地,相应形成三种电压状态,对地呈负 电势,对地呈正电势,对地呈漂浮电势。漂浮电势状态下,一部分组件对地呈正电势,一部分组件对地呈负电势。

光伏逆变器应对 PID 有以下三种方案:

        1.采用负极接地方法,消除面板的对地负压。

                                          

 

PV‐直接接地后则如右上图所示,PV‐ PE 变成正电压偏置,能有效缓解 PID 现象。 这种方法适用于带高频隔离的逆变器如Growatt 2000HF3000HF或者现有无变压器逆变器外接隔离变压器,如上图所示。

采用高频隔离逆变器如Growatt 2000HF3000HF,如果系统较大,采用的台数也较多,成本较高,这种方案仅适合规模较小的系统应用。

采用无变压器逆变器外加隔离变压器方案,这种方案的缺点如下:

1PV‐接地,PV+PE之间高压;

2)触碰PV+,造成人员电击事故 ;

3PV‐接地,若PV+或组串间电缆产生接地故障,则会通过地线产生故障电流或者产生电弧放电,易引起火灾

4)成本相对较高,隔离变压器占用空间也比较大;此方案不合适组串式电站应用,因为这种方案每台组串式逆变器都需要配一个双绕组隔离变压器或者几台组串式逆变器就需要一台分裂式隔离变压器。所以此方案比较适合规模较小的系统应用或者大容量的带隔离变压器的集中式系统方案。

2.采用虚拟接地方案

该方案采通过抬升 PV‐电压,使各台逆变器的PV负极对地电压接近为0或者稍高于0电位以实现 PID 抑制功能。

此方案适用采用多台无隔离变压器逆变器组成大系统电网的方案,需在变压器N线侧外接PID模块。

       3.加正向偏置电压方案

                                              

       PV板接入正向偏置电压,将工作时由于PID效应损失的电子从PE抽回来,有几种工作模式:

1)夜间模式:电源夜间工作给 PV 板加入正电压,将白天工作时由于PID效应损失的电子从PE抽回来;

2)连续工作模式:快速的恢复组件功率衰减,这种模式是在逆变器与电网断开情况下进行;

3)暂时工作模式:断网情况下设置一个合适的电压,连续工作10天使衰减迅速恢复,然后再进入夜间模式。 

 

                                Growatt PID抑制模块采用第二种方案,原理图如下:

                 

 通过抬升N线对地电位达到使得PV-对地电位接近于零或为正值,达到PV-虚拟接地的目的,从而实现PID抑制功能。PID模块通过Shine WebBox采集逆变器数据自动调整输出电压,使所有电池板PV-对地电位为接近于零或为正值,达到抑制 PID 的功能。

Growatt组串式逆变器内置高精度 RCD(残余电流检测)保护模块,在人不慎触碰 PV+, 漏电流超过限值时把 PID 抑制模块切断,以保障人身安全。


 


 

 

   

上一条:光伏电站选型设计两个经济平衡点

下一条:已经是最后一条

返回列表

在线物流 热线电话4009313122 微信公众号