OFweek太陽能光伏訊：隨著行業(yè)不斷發(fā)展，光伏發(fā)電成本逐漸下降，與之對應(yīng)問題也來了。2013年以前行業(yè)內(nèi)很少有人提及的組件PID問題開始時常縈繞在我們耳邊，而光伏電站已經(jīng)建設(shè)到沿海城市使得組件PID問題愈發(fā)嚴(yán)重，雪上加霜的是并網(wǎng)電價每年都在調(diào)整。

如何在電價調(diào)低的同時減少電站發(fā)電損失提升收益? —— 解決PID問題是提升發(fā)電量的關(guān)鍵。

PID效應(yīng)(Potential Induced Degradation)又稱電勢誘導(dǎo)衰減，是電池組件的封裝材料和其上表面及下表面的材料，電池片與其接地金屬邊框之間的高電壓作用下出現(xiàn)離子遷移，而造成組件性能衰減的現(xiàn)象。PID效應(yīng)最容易出現(xiàn)在潮濕的環(huán)境條件下，且該現(xiàn)象活躍程度與溫度、潮濕程度正相關(guān);同時衰減現(xiàn)象與組件表面被導(dǎo)電性、酸性、堿性以及帶有離子的物體污染有關(guān)。

PID帶來的損失

下圖是從某實(shí)驗(yàn)室提供經(jīng)過PID實(shí)驗(yàn)(196h)測試的組件，EL測試呈現(xiàn)的照片。

顯而易見，組件若出現(xiàn)長期PID衰減現(xiàn)象，必然會導(dǎo)致整個電站發(fā)電量損失，甚至不發(fā)電。

目前PID衰減現(xiàn)象在國內(nèi)已不是個例，尤其是在高溫高濕地區(qū)，最容易出現(xiàn)PID現(xiàn)象。

PID解決方案——系統(tǒng)級

本文沒有從組件本身解決方案考慮，而是由整個系統(tǒng)PID解決方案入手。

1、逆變器（正）負(fù)極接地

此方案應(yīng)用時間較早，目前行業(yè)內(nèi)大多數(shù)逆變器廠商都可以提供此解決方案。

工作原理：針對P型組件，組串負(fù)極與地形成約300V-500V的電勢差，這個電勢差會持續(xù)導(dǎo)致組件表面的離子遷移;下圖是將逆變器負(fù)極通過熔絲加斷路器與地相連，這樣使組件負(fù)極對地電勢差抬升至0V左右，從而避免PID衰減。

▲ 圖一：逆變器負(fù)極接地原理圖

▲ 圖二：實(shí)際接線圖

▲ 圖三：最終模擬輸出結(jié)果

方案一的優(yōu)點(diǎn)很突出，系統(tǒng)簡單，成本低;但缺點(diǎn)也很明顯，其一，逆變器負(fù)極接地，若PV正或組串間電纜產(chǎn)生接地故障，則會通過地線產(chǎn)生故障電流或者產(chǎn)生電弧放電，易引起火災(zāi);

其二，假設(shè)運(yùn)維人員不慎觸碰PV正，則人與大地之間將會形成600-1000V直流電，對人體傷害非常高;

其三，應(yīng)用比較局限，成本相對較高，隔離變壓器占用空間也比較大;

此方案不合適組串式電站應(yīng)用，因?yàn)檫@種方案每臺組串式逆變器都需要配一個雙繞組隔離變壓器或者幾臺組串式逆變器就需要一臺分裂式隔離變壓器。所以此方案比較適合規(guī)模較小的系統(tǒng)應(yīng)用或者大容量的帶隔離變壓器的集中式系統(tǒng)方案。

▲ 圖四：電纜拉弧導(dǎo)致燒損

2、夜間補(bǔ)償方案

此方案最早是SMA提出的，源于PID衰減可逆原理。

▲ 圖五：夜間補(bǔ)償方案

工作原理：PV板接入正壓偏置電源，電源夜間工作給PV板加入正電壓，將白天工作時由于PID效應(yīng)損失的電子從PE抽回來。PID與逆變器直流輸入并聯(lián)，在光伏組件的負(fù)級負(fù)極和地之間施加一個高電壓，并且支持輸出固定電壓和輸出智能調(diào)節(jié)的電壓。在夜間，它能把光伏組件在白天因?yàn)樨?fù)極與地之間的負(fù)偏壓所積累下來的電荷釋放掉，進(jìn)而修復(fù)那些因?yàn)镻ID效應(yīng)導(dǎo)致效率衰減的光伏組件。

此方案優(yōu)點(diǎn)：可以快速的地恢復(fù)組件功率衰減，但是必須保證在逆變器與電網(wǎng)斷開情況下進(jìn)行。

缺點(diǎn)：成本高，損耗大。

3、虛擬電位

此方案在14年被國內(nèi)各逆變器廠家爭相推廣使用。

▲圖六：虛擬電位原理圖

工作原理：此工作原理是利用逆變器交流輸出虛擬N線電壓采集時以PV-BUS母線中點(diǎn)作為參考點(diǎn);此方案是通過采集器實(shí)時采集PV-BUS母線電壓， PID控制模塊抬升逆變器N點(diǎn)對地電壓300-500V，將N點(diǎn)電壓抬升至半母線電壓，從而將逆變器PV-BUS母線中點(diǎn)對地電壓抬升300-500V。

總結(jié)

筆者認(rèn)為，從以下幾個維度分析，目前較適合光伏電站PID解決方案是虛擬電位解決方案。

本文從整個系統(tǒng)端考慮PID解決方案，后續(xù)筆者還會從組件材料端解析PID解決方案。期待與各位同仁一起探討。