摘要：随着光伏发电这种新能源电站的日益普及，组件PID效应的控制成为行业的常见话题，本文从PID效应的成因出发，在电池组件、系统配置方面分析PID效应对组件功率衰减的影响，探讨减轻或消除组件PID效应的方法。
关键词：光伏组件；PID效应；预防抑制
随着国家对太阳能光伏发电的大力推动，光伏电站的应用从地面到屋顶分布式、从水面到山上农场，从西北大漠戈壁滩到阳光灿烂的东南沿海城市，从单面电池到双面电池，应用环境的不同使得太阳能电站的发电效率具有很大的差异性。特别是在大规模的应用过程中，人们发现光伏组件存在电势诱导衰减效应，也就是常说的PID效应。组件的PID效应，如果不进行有效控制，将严重影响电站的发电量，受到了行业的广泛关注。我们运维的几个光伏电站也同样受到组件PID效应的困扰，特别是广东粤电南物状元谷、广州金发科技以及顺德美的光伏电站，由于历史原因，特别早期选用的电池组件，影响较大。那么PID效应的成因和危害是什么？有什么办法可以抑制PID效应呢？
首先，我们要了解什么是PID效应。
光伏组件的PID效应（Potential Induced Degradation），也就是所谓的电势诱导衰减，是电池组件的封装材质和上、下表面的材料，电池片与其接地金属边框之间，在高电压作用下，出现组件内部离子迁移，时间一长就造成光伏电池的性能衰减现象。PID效应的直接危害就是大量电荷聚集在电池组件表面，使光伏电池表面发生钝化，从而导致电池组件的功率急剧衰减。使得电池组件的填充因子减少、开路电压和短路电流降低。也就是降低太阳能电站的输出功率，从而减少发电量，最后也就是影响了光伏电站的收益。所以，PID效应对光伏电站的投资影响是很大的。
那为什么会产生PID效应？其实，PID的真正原因到目前为止还没有确凿的定论，但从技术研究数据可以看到： PID效应与光伏组件的构成、电池原料选材以及所处环境温度、湿度和电压等级有着紧密的联系。也就是既有内因，也有外因。
内部原因：组件所采用的工艺和材质，对组件的衰减影响很大，有证据表明，电池封装材料、玻璃和边框之间形成了漏电流通道，而组件长期在高压下工作，这些漏电通道会引起大量的负电荷聚集在电池上表面，从而导致电池性能的劣化。组件PID现象产生主要原因之一是湿度，所以封装的方式尤其重要，而采用性能好的封装材料是防止PID现象的途径之一。由于光伏电池的电压会随着效率的提高而增大，因此要求背板具有高度绝缘性。在我们所运维电站的组件产品上就可以看出，不同品牌的产品性能差别还是比较大的。所以，要求我们不只从产品的技术指标、生产工艺上选择组件，还要在后续性能进行测试，对不符合的产品禁止使用，才能选择相对较好的组件。
外部原因：电站周边的环境温度、湿度以及污秽程度对组件发电的影响，当然跟电站的整体设计也有较大关系。特别是电站的选址、组件的角度、配置PID效应自动抑制装置等是否充分考虑，对组件PID效应的影响也是很大的。
既然我们知道了解到PID产生的内外原因，那如何抑制PID效应对光伏发电的影响，降低损失，延长组件寿命？从当前技术情况来分析，PID可以从两个方面进行预防，分别是系统、电池组件。也就是根据对PID效应长生的原因分析，我们可以从电池组件上或系统配置上做文章。组件方面考虑当然是选取质量较硬的产品，但对于我们已投运的电站，更换组件已不大实际。系统配置上，我们根据目前电站的客观实际情况，采用在晚上组件没有电流，逆变器待机的状态下，通过辅助电源对光伏电池组串和接地系统之间施加偏置电压的做法（见附图1），以确保负极电位高于接地系统的电位。通过安装一台防PID装置（附图2），恢复电池组件内部的电荷排序，修复已经产生PID效应的电池组件。由于南物状元谷光伏电站二期刚好有三段同样设计的母线，其电站选址、产品指标、组件角度以及系统配置等方面是一样的，方便更好对比和验证数据。
.png)
.png)
通过一段时间的分析、模拟和试验，可以发现通过安装防PID装置，对电量的影响是很明显的，我们继续在其他几个电站推广，并及时记录数据，结果也是非常可观。效应也很明显。而对于新建的电站，譬如顺德生活电器二期、江门德万等光伏电站，我们直接在设计前期就直接将PID自动控制装置纳入到系统设计中，减少后期的停电改造次数，增加发电量，更好的提升效益。
结论：PID效应作为影响光伏电站发电量的黑手，其发生的根本原因是与组件封装材料和环境因素有关。但我们可以通过更改电池工艺、更换组件封装材料及优化系统接地方式，减少电池组件产生PID效应的现象，最大限度抑制该效应的产生，从而有助于提高光伏电池的发电效率。相信未来组件厂商一定能够找到一种更加可靠的材料，从根源上阻断PID效应的发生。但是在当下，负极接地无疑是最可靠的抑制PID效应的方法，也是最经济可行的便捷方法，值得推广应用。
作者简介：
陈喜强（1972年- ），男，大学本科，电气工程师、变电检修技师、国家注册安全工程师，从事电力企业的电力自动化技术和安健环管理工作。
论文作者:陈喜强
论文发表刊物:《电力设备》2019年第22期
论文发表时间:2020/4/13
标签：组件论文; 效应论文; 电站论文; 电池论文; 光伏论文; 抑制论文; 发电量论文; 《电力设备》2019年第22期论文;