近期有客戶詢問關于PID效應的問題,希望了解PID效應原理以及P型、N型光伏組件PID機理和區別。
本期小課堂就為大家講解組串式逆變器針對P型、N型光伏組件PID效應的解決方案,希望能幫到大家。
PID效應(Potential Induced Degradation),即電勢誘導功率衰減,是影響光伏組件長期穩定可靠的關鍵因素,導致發電量減少。因此要避免PID效應,讓光伏組件正常工作,維持正常發電性能。
PID效應的主要誘因
01
組件封裝工藝不良導致密封性下降,在潮濕環境中長期使用,水汽滲入組件,破壞絕緣層。EVA膠膜、玻璃和水汽發生反應,產生Na+。在電場作用下,Na+聚集到減反層,導致PID現象。
02
光伏系統直流電壓高,組串電壓一般在1000V以上,工作電壓約800V。此外,組件的鋁合金邊框需防雷接地,由于與電池片存在直流高壓,進而導致電勢誘導現象。
光伏組件PID主要類型
P型組件PID效應特點(雙面玻璃)
P型雙面雙玻組件正面一般發生PID-s衰減,背面一般發生PID-p衰減,并可能有PID-c衰減。
正面:組件邊框的防雷接地導致組件與邊框之間形成負偏壓。這會導致正面玻璃中的Na+離子遷移到電池片表面的膠膜層,并滲入硅晶體的缺陷中。這些離子會穿過PN結,形成PN結兩端的漏電流通道,導致PID-s衰減現象。
背面:同樣由于負偏壓的存在,背面玻璃中的Na+離子會聚集到電池片背面的膠膜層上。這會吸引背面電子和帶負電的鈍化層,導致鈍化效果惡化,從而引起PID-p衰減現象。此外,越靠近負極輸出端的組件所承受的負偏壓越大,PID失效現象也就越明顯。
N型組件PID效應特點(雙面玻璃)
對于n型雙面雙玻組件,其結構與p型相反,但原理類似。在正面,通常會發生PID-s和PID-p衰減,而在背面則主要為PID-s衰減。
正面:當與邊框形成負偏壓時,正面玻璃中的Na+離子會聚集在電池片表面的膜層上。這會導致兩個問題:
① Na+離子穿過PN結,形成漏電通道,導致PID-s;
② 鈍化層(Al2O3)中的負電子被Na+離子吸引,導致鈍化層效果變差,引發PID-p。
與p型組件相比,n型組件由于正面載流子為電子,因此PID-s損失更大,而且相對于背面來說更嚴重。
背面:由于負偏壓的存在,Na+離子會迅速聚集到背面的膜層上,穿過PN結,形成PN結兩端的漏電流通道,導致PID-s衰減現象。
解決方案
從上述分析中可知,無論n型或是p型組件產生PID效應的誘因都是一致的,僅在不同位面的PID類型有所區分,因此防護方法相同,組串式逆變器系統中主要有以下幾種:
01 虛擬中性接地方案
該方案適合大型光伏電站,通過抬升虛擬中性點的電位,使系統的組串負極對地電壓接近零電位以實現PID抑制功能。
該方案適合新項目PID防護,無法對已經被PID效應影響的系統進行修復,且無法點對點防護,設備出現故障時,會影響整個子陣的組件防護。
02 正向偏置電壓方案
通過內置或外置PID模塊在光伏組串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。
目前以內置防PID技術為主,可實現以逆變器為單位的組串級PID防護,提高修復的精準度和可靠性,并且對變壓器接入沒有要求,錦浪逆變器便內置了PID修復模塊。
03 錦浪內置防PID方案
錦浪防PID模塊利用光伏組件PID可逆原理,在夜間逆變器停止工作的時間段,對組件負極和大地之間施加600-700V正電壓讓白天從PN結中流失的導電離子回到PN結中,從而恢復電池組件的發電能力。
內置PID模板優勢
一、獨立補償:
①可實現PID模塊與逆變器一對一管理,管理方式靈活。
②設備之間相對獨立,避免因一臺設備損壞影響其它設備的工作。
二、智能輸出:
①智能識別逆變器運行狀態,自動切換PID模塊運行狀態。
②具備主動修復能力,適用于所有光伏電站,可修復已發生PID現象的光伏組件。
三、系統友好:
①集成于逆變器內部,無需單獨安裝及接線,便于后期維護檢修。
②點對點精細化的PID修復,不受子陣安裝容量的限制。
總結
PID效應對光伏系統的發電量影響很大,特別是在高溫高濕的環境中,預防PID效應對光伏系統的影響變得更加重要。通過采用組件PID效應的防護方案或使用帶PID修復功能的組串式逆變器,可以有效預防組件PID現象,減少電站的發電量損失。
審核編輯:劉清
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原文標題:小課堂·38|組串式逆變器針對P型、N型光伏組件PID效應的解決方案
文章出處:【微信號:錦浪科技,微信公眾號:錦浪科技】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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