上一次分享的關(guān)于RCD的應(yīng)用說明廣受客戶的歡迎，也接到了部分客戶的咨詢和反饋，本次分享的是PID成因分析及抑制方案，后續(xù)更多技術(shù)專題分享請(qǐng)繼續(xù)關(guān)注古瑞瓦特官網(wǎng)www.growatt.com新聞資訊里的技術(shù)專題欄目以及官方微信號(hào)Growatt_New_Energy。

一．PID成因分析

PID(Potential Induced Degradation)電勢(shì)誘導(dǎo)衰減效應(yīng)，是指光伏面板在長(zhǎng)時(shí)間工作后性能會(huì)發(fā)生逐漸衰減的反應(yīng)。PID效應(yīng)最容易出現(xiàn)在潮濕的環(huán)境條件下，且該現(xiàn)象活躍程度與潮濕程度相關(guān)。

從組件層面來講，環(huán)境的溫、濕度影響了電池片和大地之間的泄漏電流，如果水汽深入組件，那么封裝材料（ENC）的導(dǎo)電率上升，相應(yīng)組件的泄漏電流增大。封裝材料、背板、玻璃、邊框、硅膠的相互作用影響了泄漏電流的路徑。另外，組件的制備工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)都對(duì)組件的PID有一定的影響。同時(shí)衰減現(xiàn)象與組件表面被導(dǎo)電性、酸性、堿性以及帶有離子的物體污染有關(guān)。此現(xiàn)象大多發(fā)生在距離負(fù)極最近的光伏模塊中。

根據(jù)光電組串長(zhǎng)度和所用逆變器的設(shè)備類型，此處的光伏電池的電位（相對(duì)于地面的電壓）介于−200V和−350V之間。但是，出于安全原因，光伏模塊的框架必須接地，因此其電位為0V。光伏電池和框架之間的此電壓可導(dǎo)致電子與光伏模塊所用材料松離，并通過接地框架放電，如下圖所示：

這會(huì)導(dǎo)致極化，從而使光伏電池的特征曲線發(fā)生有害改變。顯然，從其產(chǎn)生的大致原因可以知道這種極化是可逆的，因此，可將其與腐蝕和正常退化等無法消除的結(jié)果區(qū)分開來。光伏模塊在退化前和退化過程中的特征曲線如下，其特點(diǎn)在于其平滑性，開路電壓和短路電流變化非常小，但是最大功率點(diǎn)(MPP)最多將降低70%，從而帶來了發(fā)電量的損失以及電站可靠性等嚴(yán)重問題。所以特別是對(duì)于電站如何有效抑制電池板的PID現(xiàn)象，顯得非常重要。

二．PID抑制方案

從系統(tǒng)層面上來講，電池片與大地之間的電勢(shì)差是PID效應(yīng)的一個(gè)關(guān)鍵的因素。系統(tǒng)電壓決定于組件串聯(lián)的數(shù)量、輻照度和溫度等因素。根據(jù)不同的接地方式，組件內(nèi)部對(duì)地的電壓呈正向或反向。有三種接地方式，系統(tǒng)的正極接地，系統(tǒng)負(fù)極接地，系統(tǒng)不接地，相應(yīng)形成三種電壓狀態(tài)，對(duì)地呈負(fù)電勢(shì)，對(duì)地呈正電勢(shì)，對(duì)地呈漂浮電勢(shì)。漂浮電勢(shì)狀態(tài)下，一部分組件對(duì)地呈正電勢(shì)，一部分組件對(duì)地呈負(fù)電勢(shì)。

光伏逆變器應(yīng)對(duì)PID有以下三種方案：

1.采用負(fù)極接地方法，消除面板的對(duì)地負(fù)壓。

PV直接接地后則如右上圖所示，PV對(duì)PE變成正電壓偏置，能有效緩解PID現(xiàn)象。這種方法適用于帶高頻隔離的逆變器如Growatt2000HF，3000HF或者現(xiàn)有無變壓器逆變器外接隔離變壓器，如上圖所示。

采用高頻隔離逆變器如Growatt2000HF，3000HF，如果系統(tǒng)較大，采用的臺(tái)數(shù)也較多，成本較高，這種方案僅適合規(guī)模較小的系統(tǒng)應(yīng)用。

采用無變壓器逆變器外加隔離變壓器方案，這種方案的缺點(diǎn)如下：

1）PV接地，PV+與PE之間高壓；

2）觸碰PV+，造成人員電擊事故；

3）PV接地，若PV+或組串間電纜產(chǎn)生接地故障，則會(huì)通過地線產(chǎn)生故障電流或者產(chǎn)生電弧放電，易引起火災(zāi)；

4）成本相對(duì)較高，隔離變壓器占用空間也比較大；此方案不合適組串式電站應(yīng)用，因?yàn)檫@種方案每臺(tái)組串式逆變器都需要配一個(gè)雙繞組隔離變壓器或者幾臺(tái)組串式逆變器就需要一臺(tái)分裂式隔離變壓器。所以此方案比較適合規(guī)模較小的系統(tǒng)應(yīng)用或者大容量的帶隔離變壓器的集中式系統(tǒng)方案。

2.采用虛擬接地方案

該方案采通過抬升PV電壓，使各臺(tái)逆變器的PV負(fù)極對(duì)地電壓接近為0或者稍高于0電位以實(shí)現(xiàn)PID抑制功能。

此方案適用采用多臺(tái)無隔離變壓器逆變器組成大系統(tǒng)電網(wǎng)的方案，需在變壓器N線側(cè)外接PID模塊。

3.加正向偏置電壓方案

PV板接入正向偏置電壓，將工作時(shí)由于PID效應(yīng)損失的電子從PE抽回來，有幾種工作模式：

1）夜間模式：電源夜間工作給PV板加入正電壓，將白天工作時(shí)由于PID效應(yīng)損失的電子從PE抽回來；

2）連續(xù)工作模式：快速的恢復(fù)組件功率衰減，這種模式是在逆變器與電網(wǎng)斷開情況下進(jìn)行；

3）暫時(shí)工作模式：斷網(wǎng)情況下設(shè)置一個(gè)合適的電壓，連續(xù)工作10天使衰減迅速恢復(fù)，然后再進(jìn)入夜間模式。

GrowattPID抑制模塊采用第二種方案，原理圖如下：

通過抬升N線對(duì)地電位達(dá)到使得PV-對(duì)地電位接近于零或?yàn)檎?達(dá)到PV-虛擬接地的目的，從而實(shí)現(xiàn)PID抑制功能。PID模塊通過ShineWebBox采集逆變器數(shù)據(jù)自動(dòng)調(diào)整輸出電壓，使所有電池板PV-對(duì)地電位為接近于零或?yàn)檎?，達(dá)到抑制PID的功能。

Growatt組串式逆變器內(nèi)置高精度RCD（殘余電流檢測(cè)）保護(hù)模塊，在人不慎觸碰PV+，漏電流超過限值時(shí)把PID抑制模塊切斷，以保障人身安全。