PID效應的成因及抑制方法

　　PID效應(Potential Induced Degradation)中文全稱為電勢誘導衰減。PID對組件的直接危害是大量電荷聚集在電池片表面，使電池表面鈍化效果加劇，從而導致電池片的填充因子、開路電壓及短路電流降低，電池組件功率衰減，衰減程度可達50%

　　組件發生PID衰減EL成像圖對比

　　關于PID效應成因，目前光伏行業比較認可的說法是：隨著光伏系統大規模應用，系統電壓越來愈高。電池組件往往18-22塊串聯才能達到逆變器的MPPT工作電壓，這就導致了很高的開路電壓和工作電壓。

　　以STC環境下450W的72片電池組件為例，20串電池組件的開路電壓高達1000V，工作電壓高達800V。由于光伏電站需要配套防雷接地工程，一般組件的鋁合金邊框都要求接地，電池片和鋁框之間就會形成接近1000V的直流高壓，造成電路與金屬接地邊框存在電壓偏置。

　　組件發生PID效應的機理

　　另外一個成因是組件封裝。光伏組件封裝工藝不能保證百分百絕緣，在長期使用過程中，容易造成漏電，使PN結中的電子損失的越來越多，導電性能越來越差，最終導致電池組件的發電性能下降。 今天，我們將從組件端和逆變器端兩方面來解讀如何預防和修復PID現象。

　　組件端

　　光伏組件出廠前進行PID測試，PID的測試標準是根據IEC62804光伏組件性能測試標準、IEC61215、IEC61730光伏組件安全測試標準結合而成，能夠很好地預判光伏組件在使用過程中是否會發生PID效應。客戶在購買光伏組件時，也可以讓廠家提供相應的PID測試報告。

　　逆變器端

　　逆變器應對PID效應有以下三種方案：

　　方案1：采用負極接地方法，消除組件負極對地的負壓

　　這種方案適用于隔離型光伏逆變器，包括高頻隔離型逆變器和工頻隔離型逆變器，負極接地后，消除了組件對地的負壓，能有效抑制PID現象。而針對非隔離型光伏逆變器，則需要外加隔離變壓器之后才能實現負極接地。

　　負極接地方案示意圖

　　方案2：采用虛擬中性點接地方案，消除組件負極對地的負壓

　　這種方案適用于由多臺組串式光伏逆變器構成的集中式光伏電站，通過抬升虛擬中性點的電位，使各臺逆變器的組串負極對地電壓接近為0電位以實現PID抑制功能。

　　虛擬中性點接地方案示意圖

　　方案3：采用正向偏置電壓方案，修復PID效應

　　這種方案適用于由單臺或多臺組串式光伏逆變器構成的分布式光伏電站，采用逆變器內置或外置防PID修復功能模塊，該模塊由交流側供電，在光伏組串正負極加正向偏置電壓，修復PID效應，可提供自動模式，夜間模式和連續模式三種輸出方式，一般默認為自動模式輸出，自動模式輸出為系統最高電壓。

　　外置PID修復功能模塊示意圖

　　目前PID效應已經是行業內公認對光伏組件功率影響的重要因素，尤其是面對如高溫、高濕等復雜環境時，光伏組件的PID效應還會加劇。因此在組件端，我們可以采用耐候性更好的原輔材料進行封裝，增加外部電路與內部電池的絕緣電阻，降低漏電流現象;另外無邊框組件在實驗中相較于有邊框組件，有較好的抗PID特性，因此邊框也是我們研究PID的重要因素。在逆變器端，可采用虛擬接地方案，或選配內置或外置防PID功能模塊來解決PID效應。 通過以上方案，雖然不能達到完全避免PID效應的效果，但可以把因PID效應造成的損失降到最低。

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