微型逆变器:有效降低PID效应带来的光伏发电损耗

 

众所周知,光伏组件的衰减对于系统的发电量有着重要影响,根据国家规定:单晶硅组件首年衰减不超过3%,多晶硅组件首年衰减不超过2.5%,以后每年不超过0.7%。组件的衰减主要分为:光致衰减、老化衰减与PID电势能诱导衰减。

什么是PID效应?
PID的英文全称是:Potential Induced Degradation,即电势诱导衰减。

Sun Power公司于2005年最先发现PID效应时提出: 组件串联后可形成较高的系统电压(以美国为代表的600V,以欧洲为代表的1000V),组件长期在高电压工作,在盖板玻璃、封装材料、边框之间存在漏电流,大量电荷聚集在电池片表面,使得电池片表面的钝化效果恶化,导致填充因子(FF)、短路电流(Isc)、开路电压(Voc)降低,使组件性能低于设计标准。

PID效应的成因

电池组件在封装的层压过程中,分为5层。从外到内为:玻璃、EVA、电池片、EVA、背板。由于EVA材料不可能做到100%的绝缘,特别是在潮湿环境下水气通过作为封边用途的硅胶或背板进入组件内部。EVA的酯键在遇到水后按下面的过程发生分解,产生可以自由移动的醋酸。醋酸和玻璃表面碱反应后,产生了钠离子。以STC环境下300WP的72片电池组件为例,20串电池组件的开路电压高达860V,工作电压为720V。由于防雷工程的需要,一般组件的铝合金边框都要求接地,这样在电池片和铝框之间就形成了接近1000V的直流高压。钠离子在外加电场的作用下向电池片表面移动并富集到减反层而导致PID现象的产生。

PID效应最容易出现在潮湿的环境条件下,且该现象活跃程度与温度、潮湿程度正相关;同时衰减现象与组件表面被导电性、酸性、碱性以及带有离子的物体污染有关。

PID效应的影响

PID现象严重时,会引起一块组件功率衰减50%以上,从而影响整个组串的功率输出。

下表为组件PID效应测试前后的参数及I-V曲线对比【1】,通过对比明显可以看出PID效应对太阳能电池组件的输出功率影响巨大,是光伏电站发电量的“恐怖杀手”。

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功率对照表:

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V曲线(PID效应测试前)I—V曲线(PID效应测试后)

微型逆变器解决方案

光伏系统中往往是十几块光伏组件串联,光伏板电压的累加会形成600V~1000V左右的直流高压,高电压的存在是诱发PID效应的一大因素。因此,降低系统电压是削弱PID效应的一大方法之一。

在使用微型逆变器的系统中,系统中每块组件均为并联关系,无直流电压的累加,只有40V~60V的直流电压存在,在盖板玻璃、封装材料、边框之间,电荷的极化现象将大大减小,产生的PID效应基本可以忽略。

另外,微型逆变器系统中,具有独立的最大功率点追踪(MPPT)功能,系统没有 ‘短板’效应。当阵列中的不同组件因PID效应衰减程度不同时,系统中其他组件发电量不会受到其他组件的影响,运行独立,削弱PID效应的影响,保障系统发电量。