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如何从逆变器侧防治PID效应

文字:[大][中][小] 手机页面二维码 2018/2/8     浏览次数:    
信息来源:索比光伏网

        PID有什么危害?从逆变器侧如何防治?发生PID问题的组件是否修复?

PID效应的危害
        从2016年1季度的装机数据可以明显看出,我国传统的装机大省已经从西北部向东南部转移。相对于西北的干旱、多风沙气候,东南部的湿热气候对光伏电站的影响截然不同,PID问题已成为影响光伏电站发电量的重要因素之一。特别是在温度高、湿度大的东部分布式屋顶、渔光互补等电站,发生PID的概率大大增加。
        实际光伏电站现场测试发现,在建成1至2年后出现部分组件功率大幅下降的现象,有些组件功率衰减竟高达50%以上。组件衰减诱因很多,如光致衰减、老化衰减、隐裂、电池片破裂等,其中重要原因之一是组件PID效应。下图为PID效应的红外照片, PID效应严重的电池片发黑。


PID效应的红外照片

       PID效应造成的功率衰减如表1所示。
        表1 某实际电站中组件发生PID现象前后的各指标测试结果

       仅2年就衰减了54.4%!可见,PID效应对组件输出功率影响巨大,是光伏电站发电量的“恐怖杀手”。

PID效应的防治
        为了抑制PID效应,组件厂家从材料、结构等方面做了大量的工作并取得了一定的进展;如可采用抗PID材料、防PID电池和封装技术等。采用非乙烯—醋酸乙烯共聚物的封装材料、采用无边框组件或双玻组件等,都可以在一定程度上减少PID效应。
        实践中, PID问题的防治更多的是从逆变器端进行。从逆变器角度可采用以下三种方案:
方案1:负极直接接地方案
        将光伏组件或逆变器的负极通过电阻或保险丝直接接地,使电池板负极对大地的电压与接地金属边框保持在等电位,消除负偏压,该方案多用于集中式逆变器,如图2所示。

图2 负极直接接地方案

方案2:负极虚拟接地方案
        三相逆变电路结构如图3所示。

图3 逆变电路原理图
        图3中各点电压关系如下:其中

    (三相平衡系统))


       据此可得交流中性点N电位UN比直流侧负极电压U-高2Ud/3,如图4(a)所示。利用模拟中性点装置和电压调整装置,等效将UN抬升,使得U-大于0,消除负偏压,达到负极虚拟接地的目的,如图4(b)所示。


        集中式与组串式逆变器均可采用负极虚拟接地方案来抑制组件PID。由于集中式与组串式逆变器的组网形式不同,使得两种类型逆变器的负极虚拟接地方案在防PID装置交流接入点、安装位置、获取负极对地电压方式等方面有区别,如图5所示。


图5 集中式与组串式的负极虚拟接地方案系统结构对比

方案3:夜间反PID修复
        利用组件PID的可逆性原理,在夜间逆变器停止工作时段内,利用单独的直流源对电池板施加反向电压,修复白天发生PID现象的电池板,如图5所示。该方案需每台逆变器增加一台直流源,成本较高,且仅在逆变器不工作时,对电池板进行修复,属于“事后治疗”的被动方案。

图6夜间对电池板修复的反PID方案

PID防治案例
案例1:逆变器有无PID模块电站发电量差异对比
        选取某实际电站中同一地点,各种条件基本相同的两个光伏方阵,其中9-1区采用的集中式逆变器不具备防PID功能,而9-2区采用的阳光电源集中式逆变器具备防PID功能。测试发现:安装了PID模块的集中式逆变器可以有效地防止组件PID衰减,大幅度降低发电量损失,如表3所示。


表3 具备防PID功能的集中式逆变器可大幅度减少了因组件PID带来的发电量损失

案例2:PID夜间修复案例
        深圳某5.5MW光伏电站项目,在电站建设前期未考虑组件PID影响,发生PID后,通过现场安装PID模块后,经过6个夜间(42小时)修复后组件各项指标参数恢复正常,有效地避免发电量损失,如表4所示。



表4 已出现PID的组件经PID模块修复后的实际效果

小结
        在温度高、湿度大的东部分布式屋顶、水面等应用场景,光伏组件容易发生PID效应,会对光伏电站发电量影响巨大。
        实际电站运行数据显示,通过在逆变器中集成PID防护模块,可以有效的避免组件发生PID现象,减少电站发电量损失。同时,PID模块具有修复功能,可以对已发生PID问题的组件进行修复,使组件各项指标参数恢复正常。









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