在PID預(yù)防及恢復(fù)中,PID效應(yīng)的表現(xiàn)形式是漏電流將使電池片的載流子及耗盡層狀態(tài)發(fā)生變化、電路中的接觸電阻和封裝材料受到電化學(xué)腐蝕,出現(xiàn)電池片功率衰減、串聯(lián)電阻增大、透光率降低、脫層等現(xiàn)象影響組件發(fā)電量及壽命。PID效應(yīng)對光伏組件的輸出功率影響巨大,因此,PID測試已成為光伏組件檢測項目中必不可少的項目之一。其標準IEC62804是由光伏組件性能測試標準IEC61215和光伏組件安全測試標準IEC61730結(jié)合而成,能夠很好的預(yù)判光伏組件在使用過程中是否會發(fā)生PID效應(yīng)。光伏組件的PID效應(yīng)到目前為止仍然存在,但隨著光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,對PID效應(yīng)機理和PID效應(yīng)的對組件性能影響的探索已逐步深入,相信在不久的將來PID效應(yīng)將會得到徹底解決。了解到PID效應(yīng)對光伏電站發(fā)電量的巨大影響,進行PID預(yù)防及恢復(fù)更加刻不容緩。上海光伏組件PID預(yù)防及恢復(fù)ANTIPID03
在PID預(yù)防及恢復(fù)中,PID效應(yīng)顧名思義就應(yīng)該和電壓有關(guān)。經(jīng)研究表明,導(dǎo)致組件PID的漏電流會隨著系統(tǒng)電壓的增加而增大,因而PID的風險也就越大。選取相同批次、相同材料的3塊組件(X、Y、Z),組件玻璃面無銅箔覆蓋,組件在60℃/85%RH環(huán)境中分別施加500V、1000V、1500V的偏壓1.5小時后測試組件功率,在500V和1000V負偏壓下未發(fā)生PID效應(yīng)的組件,其同款在1500V負偏壓下產(chǎn)生了PID效應(yīng)。如果進一步分析每塊組件的漏電流可以發(fā)現(xiàn),1500V系統(tǒng)電壓下的漏電流較大,其次是1000V,再次是500V,從根本上來說,電池片發(fā)生PID是由于漏電流造成的電池片極化效應(yīng),漏電流越大,極化的影響也就越大。沒有銅箔覆蓋時,漏電流從電池片到封裝膠膜,到玻璃表面,再通過玻璃表面到達鋁邊框,然后通過鋁邊框的接地孔流出。上海光伏組件PID預(yù)防及恢復(fù)ANTIPID03PID預(yù)防及恢復(fù)措施,主要是對組件進行功率、濕漏電測試并EL成像。
在PID預(yù)防及恢復(fù)中,從材料上抑制PID效應(yīng),安全、可靠,但非Na、Ca玻璃的成本高昂。另外新材料的穩(wěn)定性問題也是未知數(shù),目前無法推廣應(yīng)用。從逆變器側(cè)考慮,采用組件負極接地的方式,防止負偏壓造成的漏電流形成。負偏壓和正偏壓下組件PID效應(yīng)對比處置方案簡便、成本低、效果明顯,但負極直接接地會造成安全隱患,威脅電站的正常運行和運維安全。逆變器負極接地后,若發(fā)生組件正極接地故障則會造成電池板短路,而運維人員如若接觸到正極則會發(fā)生電擊危險,所以負極接地電路必須具有異常電流監(jiān)測及分斷保護系統(tǒng),方可在抑制PID效應(yīng)的同時保障電站設(shè)備的運行安全。
在PID預(yù)防及恢復(fù)中,PID效應(yīng)的產(chǎn)生原因主要是組件串聯(lián)后可形成較高的系統(tǒng)電壓,組件長期在高電壓工作,在蓋板玻璃、封裝材料、邊框之間存在漏電流,大量電荷聚集在電池片表面,使得電池片表面的鈍化效果惡化,導(dǎo)致填充因子(FF)、短路電流(Isc)、開路電壓(Voc)降低,使組件性能低于設(shè)計標準。通常稱此現(xiàn)象為表面極化效應(yīng),但此衰減是可逆的。多個光伏組件串聯(lián)之后,處于組串末端的光伏組件的工作電壓會比較高(400V~900V之間),且組件邊框一般都是接地的(電壓為0V)。因此,高壓組件的電池片和地面之間有可能會形成電流,此電流稱為漏電流。對PID效應(yīng)的PID預(yù)防及恢復(fù)處理可以從組件側(cè)考慮。
PID效應(yīng)并非不可預(yù)防和恢復(fù),目前很多工程施工中都有著很好的PID預(yù)防及恢復(fù)措施,比如集中式逆變器的負極接地解決方案;組串逆變器并聯(lián)時的單點接地解決方案;由于整個系統(tǒng)負極接地,如果絕緣出現(xiàn)故障,正極就會對地放電,由于是1000V的高壓對地放電的故障是非常危險的,所以逆變器應(yīng)采用具有GFDI裝置的內(nèi)部接地設(shè)計,如果發(fā)生PV+對地故障,可以將GFDI保險絲熔斷或者使短路開關(guān)跳脫。依據(jù)UL1741標準大于250kW的太陽能系統(tǒng)較大對地故障電流為5A,在GFDI線路中使用5A的熔斷器或者斷路器。系統(tǒng)正常工作時,熔斷器或者斷路器兩端的電壓為零.如果發(fā)生故障熔斷器或斷路器的端電壓變?yōu)楣夥绷鱾?cè)系統(tǒng)電壓。電壓瞬變產(chǎn)生了I/O信號,逆變器產(chǎn)生了報警信號,逆變器停止運行,接地故障的電池組件整列被切除。在PID預(yù)防及恢復(fù)的實際應(yīng)用場合中,晶體硅光伏組件的PID現(xiàn)象已經(jīng)被觀察到。江蘇PID預(yù)防及恢復(fù)ANTIPID04
在PID預(yù)防及恢復(fù)中,可將逆變器直流側(cè)接地。上海光伏組件PID預(yù)防及恢復(fù)ANTIPID03
在PID預(yù)防及恢復(fù)中,因為電池片和地面之間還隔著EVA和玻璃。一般情況下這兩種材料是不導(dǎo)電的(或者其導(dǎo)電性非常差),但電池片電壓較高時,也會有很小的電流從電池流向地面,其大小在微安量級;封裝材料流向地面的漏電流形成后,在電池減反膜(ARC)表面(如圖一中2所示)留下了負離子(也可以看成一定數(shù)量的電子從地面流到電池的減反膜表面),造成了負電荷的積累;負電荷積累之后,將會吸引pn結(jié)中的一部分空穴(帶正電)。根據(jù)光伏效應(yīng)的原理,空穴應(yīng)該流向電池的p區(qū)(正極),所以部分空穴被吸引后,電池將不能達到設(shè)計的功率輸出,太陽電池的填充因子(FF)、短路電流(Isc)和開路電壓(Voc)降低,組件性能低于設(shè)計標準值。上海光伏組件PID預(yù)防及恢復(fù)ANTIPID03
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