光伏組件PID漏電流檢測

  　摘要

　　6月1日，國家能源局等部門印發《關于2018年光伏發電有關事項的通知》(因落款日期為5月31日，業內稱為“5·31新政”)，提出暫不安排2018年普通光伏電站建設規模，僅安排10GW左右的分布式光伏建設規模，進一步降低光伏發電的補貼強度。這突如其來的新政猶如一盆涼水，讓一度沉浸在瘋狂狀態的光伏行業逐漸清醒。

　　壓力催生動力，新政的發布意味著光伏企業需要轉變發展方向，通過更多的技術升級降低光伏發電成本，同時這也是一個契機，企業也要更加沉下心來去解決之前光伏系統里遇到的問題，本文讓我們一起來探討一下光伏組件的PID問題。

　　關鍵詞：光伏;PID;漏電流

　　圖 1 光伏組件漏電流產生示意圖

　　PID(Potentian Induced Degradation)是一種電勢誘導衰減現象，最早由SunPower發現，是指組件長期在高電壓下使得玻璃，封裝材料之間存在漏電流，大量電荷聚集在電池表面。使得電池表面的鈍化效果惡化，導致填充因子(FF), 短路電流(Isc),開路電壓(Voc)降低，使得組件的性能低于設計標準，發電能力也隨之下降。2010年，NREL和Solon證實了無論組件采取何種技術的P型晶硅電池，組件在負偏壓下都有PID的風險。

　　PID形成的原因有很多，外部可能由于潮濕的環境，還有組件表面被導電性、酸性、堿性、以及帶有離子的物體污染，也可能發生衰減現象，導致漏電流的產生。系統方面，逆變器接地方式和組件在陣列中的位置，決定了電池片和組件受到正偏壓或者負偏壓。電站實際運行情況和研究結果表明：如果整列中間一塊組件和逆變器負極輸出端之間的所有組件處于負偏壓下，則越靠近輸出端組件的PID現象越明顯。而在中間一塊組件和逆變器正極輸出端中間的所有組件處于正偏壓下，PID現象不明顯。電池方面，電池片由于參雜不均勻導致方塊電阻不均勻;優化電池效率而采用的增加方塊電阻會使電池片更容易衰減，導致容易發生PID效應。

　　根據某組件公司實驗室模擬PID效應，監控組件功率變化和漏電流大小，發現隨著PID效應的加劇，組件功率急劇減小，漏電流迅速增大。

　　圖 2 組件PID測試漏電流曲線

　　圖 3 組件PID前后功率變化

　　目前光伏行業內解決PID的方法，主要采用優化光伏組件電池材料，使用密封性更好的封裝材料和薄膜發電組件負極接地的方式，另外還有附加PID修復裝置的做法。

　　圖 4 PID修復裝置(PID-BOX)接線示意圖

　　PID修復裝置與逆變器直流輸入并聯，在光伏組件的負級和地之間施加一個高電壓，并且支持輸出固定電壓和輸出智能調節的電壓。在夜間，它能把光伏組件在白天因為負極與地之間的負偏壓所積累下來的電荷釋放掉，持續運轉，PID-BOX 將會修復那些因為PID 效應導致效率衰減的電池組件。

　　其實光伏組件漏電流的大小影響著衰減現象，監控組件實時漏電流的大小，能夠有效反映出組件衰減程度并以此做調節。但這對能夠檢測該漏電流大小的方案要求非常高，第一組件漏電流非常小，uA級別;第二，組件一般放在室外，光照條件較好的地方，造成運行工況比較惡劣，所以對電流傳感器廠家提出了更高的要求。Magtron是All Programamble PGA Sensor、磁電傳感SoC的全球領先企業,致力于實現新一代更智能的、高功率密度和差異化的磁電傳感系統方案。在整個行業向工業物聯網和傳感智能化的大趨勢推動下,Magtron的創新技術Quadcore,RCMU,iShunt等創新技術使得磁電傳感,特別是電流傳感器應用既高度集成易用,同時實現高功率密度化,也首次實現傳感器高速軟件化。

　　作者：浙江巨磁Magtron 楊濤