PID已經(jīng)是業(yè)內(nèi)老生常談的話題了，目前已有較為成熟的修復(fù)方法和抑制技術(shù)，文中從這兩個主題出發(fā)依次介紹了PID修復(fù)系統(tǒng)的基本原理和國內(nèi)主流PID修復(fù)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)和接線方式，以及在室內(nèi)環(huán)境下PID修復(fù)系統(tǒng)的應(yīng)用，并給出了修復(fù)前后的功率對比結(jié)果，最后簡要介紹了系統(tǒng)端抑制PID的負(fù)極接地方法。
1、電站中的PID組件功率衰減
光伏電站中組件若發(fā)生了PID問題，靠近正極側(cè)的組件一般正常工作，而越靠近負(fù)極側(cè)組件會出現(xiàn)明顯的功率衰減，筆者對某沿海地區(qū)發(fā)生PID現(xiàn)象的電站進(jìn)行了初步診斷，并將隨機(jī)拆卸下的240Wp多晶組件在STC條件下進(jìn)行了I-V測試，功率測試結(jié)果如圖1-1所示，抽選樣本一共有16個組串，橫坐標(biāo)表示各組串組件的位置，負(fù)1表示負(fù)極側(cè)第一片組件，負(fù)20表示正極側(cè)第一片組件，其余類推，從測試結(jié)果可知，系統(tǒng)端的功率衰減發(fā)生在負(fù)極側(cè)，越靠近負(fù)極其衰減越大，而在不同的組串，某些組件可能剛剛開始衰減，另一些組件其功率衰減已經(jīng)非常嚴(yán)重，因此必須及時采取措施對整個電站進(jìn)行拯救。針對諸如此類電站存在的PID問題，目前已有成熟的解決方案，如在白天不影響發(fā)電的情況下可在夜間在系統(tǒng)端施加正向電壓進(jìn)行修復(fù)，同時白天發(fā)電時還需在系統(tǒng)端的直流側(cè)負(fù)極進(jìn)行接地來加以抑制。目前PID修復(fù)系統(tǒng)在國內(nèi)市場上的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，如大家所熟知的上海質(zhì)衛(wèi)PID修復(fù)設(shè)備，可通過時間設(shè)置、電壓檢測、輻照度檢測等手段實(shí)現(xiàn)自動控制高壓電源的開啟和關(guān)閉，其可靠性和安全性較高，在國內(nèi)外市場得到了廣泛的應(yīng)用。
圖1-1組串中在不同位置的組件功率PID衰減情況
2、系統(tǒng)端PID組件的修復(fù)
2.1、PID修復(fù)系統(tǒng)的基本原理
在光伏電站中，每一片光伏組件的邊框都需要可靠接地，正極和負(fù)極和地之間將存在一定大小的絕緣電阻和寄生電容，圖2-1為光伏電池帶寄生電容和絕緣電阻的電路模型，絕緣電阻值的大小反映了光伏組件的絕緣性能，且該值和材料及封裝工藝都有較大的關(guān)系，根據(jù)IEC61215規(guī)定，晶硅組件在做濕絕緣測試時，測試的絕緣電阻值乘以組件面積應(yīng)不小于40MΩm2，而實(shí)際測試值一般都在百兆歐以上。至于系統(tǒng)端組串對地絕緣電阻，根據(jù)光伏電站驗(yàn)收規(guī)范，匯流箱內(nèi)各組串正負(fù)極對地絕緣電阻均應(yīng)大于1MΩ，那么對于500kWp系統(tǒng)，假設(shè)一串容量5kWp，有100串并聯(lián)，逆變器直流側(cè)正負(fù)極對地絕緣電阻值應(yīng)大于10kΩ，陣列的絕緣電阻值對于PID修復(fù)系統(tǒng)來說是一個非常重要的參數(shù)，和修復(fù)系統(tǒng)的使用功率和輸出電流都有關(guān)系，對于特定使用功率和輸出電流的PID修復(fù)系統(tǒng)，其可修復(fù)的組件系統(tǒng)容量也是有限的。
寄生電容的大小取決于光伏陣列的框架結(jié)構(gòu)、光伏電池表面及間距、模塊結(jié)構(gòu)、天氣條件、濕度、覆蓋于光伏陣列表面的塵埃等等。當(dāng)組串并聯(lián)得越多，寄生電容越大，絕緣阻抗卻正好相反，晶體硅光伏電池的寄生電容一般約為50-150nF/kW，有的PID修復(fù)系統(tǒng)會使用寄生電容作為技術(shù)參數(shù)，它也可以決定可修復(fù)的組件容量，但是寄生電容很難測試，所以一般使用絕緣電阻值這個參數(shù)。
筆者在《光能》2014年7月刊《PID光伏組件批量恢復(fù)時單片正向恢復(fù)電壓的理論研究》一文中曾指出，當(dāng)組件絕緣電阻值遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于自身電阻值Rs和Rsh時，組件的自身電阻可忽略不計(jì)，因此當(dāng)在逆變器直流側(cè)對整個陣列施加高壓時，各匯流箱內(nèi)的各個組串的每一片組件在電路上其實(shí)是并聯(lián)關(guān)系，可參考圖2-2系統(tǒng)端陣列PID組件修復(fù)等效電路模型，它實(shí)際上是給組件的負(fù)極對地阻抗之間施加高壓，每片組件被分配的電壓大小和組件的位置、電纜線損都有關(guān)。從線損這個角度，同樣的輸出直流電壓，在匯流箱側(cè)對陣列施加和在逆變器直流側(cè)施加會有略微差異，比如500kW系統(tǒng)負(fù)極對地絕緣阻抗大于10kΩ，直流電壓對陣列施加1000V，則設(shè)備的輸出電流小于0.1A，匯流箱至逆變器的銅芯直流電纜截面積假設(shè)為70mm2，長度200米，其阻抗約0.05Ω，經(jīng)計(jì)算其在電纜上損失的電壓是非常小的。
圖2-1帶寄生電容和絕緣阻抗的等效模擬電路
圖2-2系統(tǒng)端陣列PID組件修復(fù)等效電路模型
