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摘要：随着某光伏电站运行时间的延续，某一区域组件PID现象越发的严重。针对与这一现象，通过对同一区域不同系统的对比分析、通过纵向与横向的比较，利用测试及实验的方式，分析造成本光伏电站PID现象的原因及对抑制方法进行探究。
关键词：PID现象、纵向与横向、测试及实验、抑制
随着国家政策的大力扶持和清洁能源发电技术的不断发展，太阳能光伏发电作为清洁能源发电的重要组成部分，以简单、清洁、高效等优点为人们所熟知。然而在实际生产过程中，光伏组件存在电位诱导衰减现象，即PID现象，通过对已运行两年的光伏电站开展的红外成像测试发现，此现象会直接影响到组件的电性能从而直接影响到电站的发电量。PID现象产生的原因主要是光伏组件表面有离子析出，并与接地边框间产生的电压降，致使组件中半导体PN结的电子会不断流失，发电性能不断下降。环境温度越高、空气湿度越大，PID现象发生的可能性越大，危害也越大。当光伏组件发生PID现象时，其发电功率可能下降50%以上，并且严重损害光伏组件的使用寿命，制约光伏发电的发展。
针对于这一现象，本文通过对某电站实际的测试，通过对同一区域不同系统的对比分析、通过纵向与横向的比较，利用测试及实验的方式，分析造成本光伏电站PID现象的原因及对抑制方法进行探究，来为未来所可能发生PID现象的电站提供参考。
一、PID效应形成的原理
PID效应大多数在高温、潮湿的条件下发生，且其活跃程度与温度的高低及潮湿的程度相关；同时电池组件表面被导电性、酸性、碱性以及带有离子的物体的污染程度，也与上述衰减现象发生有关。在实际的应用场合，基于其电池结构和其他构成组件的材料及设计型式的不同，PID现象可能是在其电路与金属接地边框成正向电压偏置的条件下发生（N型电池板掺杂Ⅴ族元素），也可能是成反向电压偏置的条件下发生（P型电池板掺杂Ⅲ族元素）。
光伏电站由电池组件、汇流箱、逆变器、升压变，开关柜等主要部件组成。单块的电池组件是由60个电池片组成的，每个电池片在电路上近似等于一个二极管，导电是通过内部的半导体PN结实现的。光伏电站正常工作以后，由于电池组件的边框接地，光伏电池组件内部电路会对边框形成一个负电压，当负电压足够大且封装绝缘材料绝缘性降低时,就会引起P型电池组件对边框形成漏流，PN结中的电子通过绝缘层流向边框继而流向大地，电压越大，电子流动就越快。同时，恶劣的环境下，绝缘层的导电性能更好，电子流动的速度更快，这就解释了为什么高温、潮湿的情况下PID现象更加明显。随着电子损失越来越多，电池组件PN结导电性能劣化，会导致电池组件发电性能显著下降，其最大功率点会逐步下降。
二、对该电站PID现象形成原因的探究与分析
该电站规划建设容量为30MWp，系统按照15个光伏并网发电单元进行设计，全站一、二期共计60台逆变器，采用240Wp多晶硅电池组件133200块。每个光伏并网发电单元的电池组件采用串并联的方式组成多个太阳能电池阵列，太阳能电池阵列输入光伏方阵初级防雷汇流箱，经光伏并网逆变器和交流低压配电柜接入双分裂升压变压器。通过检查发现该电站PID效应组件集中在一个区域，共计发现2654块PID效应问题组件，而该区域与其他方阵不同之处在于其组件均采用某一厂家，若为组件原因、则应该呈现分布均匀化，而测试结果表明呈现区域集中化，则排除为完全是因为组件的制作工艺差而造成此现象。
通过对该区域PID现象组件进行抽测结果分析可知，此PID现象对组件电性能及发电量影响效果严重，就开路电压这一指标计算，衰减率已大于15%。在衰减组件中选取80块，并利用PID恢复设备对问题组件进行反向加压恢复，经4个月的周期后，组件开路电压这一指标均有明显的恢复效果，可知PID恢复装置对其所有PID现象组件有恢复效果，对其个别组件有明显的恢复作用，验证了PID装置投入的可行性及可实施性。经过检查发现该区域汇流箱存在严重接地现象，且接地现象严重区域PID现象亦较为严重且集中，通过对PID形成的原因分析可知，即造成此衰减现象的原因为电子未通过边框，而是通过导线再而通过接地体从而直接流入大地，造成组件内部电子的流失，最终导致组件电性能的直接缺陷。且该区域组串接线方式不统一，分析光伏组串在发电时刻由于光照强度的瞬时变化，导致组串外部的磁场也随之变化，而两组串间磁场方向及大小的不同，造成时刻的干扰，从而怀疑，可能为造成此现象的部分原因。与其他区域历年发电量指标进行比较，分别选取2014年、2015年、2016年、及2017年上半年的发电量对比分析发现，电量衰减情况成直线上升趋势，在温度低的情况下，PID衰减现象有所缓解。综上所述，造成该电站PID现象最可能的原因为汇流箱接地严重及组串接线的不统一。
通过各类检验、检查、对比、分析可知，造成该电站PID现象最可能的原因为汇流箱接地严重及组串接线的不统一，故提出两套探究方法：
方法1：通过对缺陷组件的测试将缺陷组件进行汇总，并通过PID恢复装置进行恢复，并更改接线使得接线方式统一。
方法2：将PID装置直接接入逆变器直流侧的备用直流断路器，对其逆变器所带的问题组串进行恢复，并更改接线使得接线方式统一。
难点：不论针对于方法1或者方法2，都需解决汇流箱接地情况，针对于方法1，如若不解决汇流箱接地严重情况对其恢复良好及重新更换的组件接入系统还会在短时间内造成缺陷，无实际效果。对于方法2如若存在汇流箱及支路绝缘不良好的情况，其PID设备接在逆变器直流侧无法正常运行。
三、防止PID现象发生的建议和展望
对汇流箱内组串电流低的现象进行巡视、检查、汇总、分析并解决。可利用IV曲线测试仪对其光伏电站组串进行定期的测试及抽查，发现问题分析原因，并进行及时处理。同时使用绝缘电阻测试仪定期对汇流箱电缆及组串进行测试，发现异常及时对其进行处理。在日常维护中利用红外成像仪定期对运行中的组件进行测试，除区域内个别组件成此现象予以更换外，凡是存在集群化现象时，立即进行原因的查找及分析最终消除。
通过对本次实验的探究可知，光伏电站所产生的PID现象是可以预防的，光伏电站所产生的PID现象是可逆的，其中部分可逆的效果良好，未来对光伏电站的组串检查需细致，将缺陷消除在萌芽期之内。本次实验的环境为沙漠地带，因沙子比热容小，背板后阴影部分的沙子温度低，而背板的温度高于组件正面温度10℃以上，造成组件与地面之间温差在30-80℃之间，期望未来利用此温差发电或制造出一种利于散热的方式，使光伏电站延长使用寿命并提质增效。
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