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類型分類：: 科普知識

數據分類：: DCS系統

晶硅光伏組件PID功率修復及抑制技術

發布日期：2022-04-17 點擊率：114

　　PID已經是業內老生常談的話題了，目前已有較為成熟的修復方法和抑制技術，文中從這兩個主題出發依次介紹了PID修復系統的基本原理和國內主流PID修復系統的相關參數和接線方式，以及在室內環境下PID修復系統的應用，并給出了修復前后的功率對比結果，最后簡要介紹了系統端抑制PID的負極接地方法。

　　1、電站中的PID組件功率衰減

　　光伏電站中組件若發生了PID問題，靠近正極側的組件一般正常工作，而越靠近負極側組件會出現明顯的功率衰減，筆者對某沿海地區發生PID現象的電站進行了初步診斷，并將隨機拆卸下的240Wp多晶組件在STC條件下進行了I-V測試，功率測試結果如圖1-1所示，抽選樣本一共有16個組串，橫坐標表示各組串組件的位置，負1表示負極側第一片組件，負20表示正極側第一片組件，其余類推，從測試結果可知，系統端的功率衰減發生在負極側，越靠近負極其衰減越大，而在不同的組串，某些組件可能剛剛開始衰減，另一些組件其功率衰減已經非常嚴重，因此必須及時采取措施對整個電站進行拯救。針對諸如此類電站存在的PID問題，目前已有成熟的解決方案，如在白天不影響發電的情況下可在夜間在系統端施加正向電壓進行修復，同時白天發電時還需在系統端的直流側負極進行接地來加以抑制。目前PID修復系統在國內市場上的應用已經非常成熟，如大家所熟知的上海質衛PID修復設備，可通過時間設置、電壓檢測、輻照度檢測等手段實現自動控制高壓電源的開啟和關閉，其可靠性和安全性較高，在國內外市場得到了廣泛的應用。

　　圖1-1組串中在不同位置的組件功率PID衰減情況

　　2、系統端PID組件的修復

　　2.1、PID修復系統的基本原理

　　在光伏電站中，每一片光伏組件的邊框都需要可靠接地，正極和負極和地之間將存在一定大小的絕緣電阻和寄生電容，圖2-1為光伏電池帶寄生電容和絕緣電阻的電路模型，絕緣電阻值的大小反映了光伏組件的絕緣性能，且該值和材料及封裝工藝都有較大的關系，根據IEC61215規定，晶硅組件在做濕絕緣測試時，測試的絕緣電阻值乘以組件面積應不小于40MΩm2，而實際測試值一般都在百兆歐以上。至于系統端組串對地絕緣電阻，根據光伏電站驗收規范，匯流箱內各組串正負極對地絕緣電阻均應大于1MΩ，那么對于500kWp系統，假設一串容量5kWp，有100串并聯，逆變器直流側正負極對地絕緣電阻值應大于10kΩ，陣列的絕緣電阻值對于PID修復系統來說是一個非常重要的參數，和修復系統的使用功率和輸出電流都有關系，對于特定使用功率和輸出電流的PID修復系統，其可修復的組件系統容量也是有限的。

　　寄生電容的大小取決于光伏陣列的框架結構、光伏電池表面及間距、模塊結構、天氣條件、濕度、覆蓋于光伏陣列表面的塵埃等等。當組串并聯得越多，寄生電容越大，絕緣阻抗卻正好相反，晶體硅光伏電池的寄生電容一般約為50-150nF/kW，有的PID修復系統會使用寄生電容作為技術參數，它也可以決定可修復的組件容量，但是寄生電容很難測試，所以一般使用絕緣電阻值這個參數。

　　筆者在《光能》2014年7月刊《PID光伏組件批量恢復時單片正向恢復電壓的理論研究》一文中曾指出，當組件絕緣電阻值遠遠大于自身電阻值Rs和Rsh時，組件的自身電阻可忽略不計，因此當在逆變器直流側對整個陣列施加高壓時，各匯流箱內的各個組串的每一片組件在電路上其實是并聯關系，可參考圖2-2系統端陣列PID組件修復等效電路模型，它實際上是給組件的負極對地阻抗之間施加高壓，每片組件被分配的電壓大小和組件的位置、電纜線損都有關。從線損這個角度，同樣的輸出直流電壓，在匯流箱側對陣列施加和在逆變器直流側施加會有略微差異，比如500kW系統負極對地絕緣阻抗大于10kΩ，直流電壓對陣列施加1000V，則設備的輸出電流小于0.1A，匯流箱至逆變器的銅芯直流電纜截面積假設為70mm2，長度200米，其阻抗約0.05Ω，經計算其在電纜上損失的電壓是非常小的。