逆变器如何做好光伏电站的安全管家(抑制组件PID篇)

逆变器作为光伏电站的核心，主要作用是把光伏组件不规则的直流电，转换为正弦波交流电，同时还有过压、过流保护、绝缘阻抗保护、漏电流保护、电网电压频率异常保护等功能。随着光伏组件价格下调和效率的提升，光伏平价上网的时间越来越近），光伏开始走近千家万户，人们还希望逆变器能在系统中发挥更重要的作用，使光伏系统更稳定，更安全，收效更高。古瑞瓦特公司顺应时代发展潮流，经过多年研究，开发了多项实用功能，如逆变器防PID（Potential Induced Degradation）功能、组串监测功能、直流拉弧检测功能、RSD（Rapid Shutdown）快速关断等，这些关键技术的应用，让光伏系统的安全和可靠性得到进一步提高，延缓了组件的衰减，提高了经济效益，本篇重点介绍逆变器如何来的抑制组件PID效应。

随着光伏行业的不断发展，光伏电站的应用地从荒无人烟的戈壁大漠到阳光灿烂的内陆、沿海城市，应用环境的不同造成了光伏电站的发电效率的差异性。组件的PID效应作为影响电站发电量的重要因素之一，受到了业界的广泛关注。

PID效应（Potential Induced Degradation）全称为电势诱导衰减。PID直接危害就是大量电荷聚集在电池片表面，使电池表面的钝化，PID效应的危害使得电池组件的功率急剧衰减。使得电池组件的填充因子(FF)、开路电压、短路电流减少。减少太阳能电站的输出功率，减少发电量，减少了光伏电站的收益。

PID的真正原因到目前为止没有明确的定论，但各个光伏电池组件厂和研究机构的数据表明，PID与电池、玻璃、胶膜、温度、湿度和电压有关。

外部可能原因：容易在潮湿的环境下发生，并且活跃程度与潮湿程度相关，同时组件表面被导电性、酸性、碱性以及带有离子的物体的污染程度，也与上述衰减现象的发生有关。到目前为止，形成机理还不是太明确，推测来自于钠钙玻璃的金属离子是形成上述具有PID效应的漏电流的主要载流介质。

内部可能原因：1：系统方面：逆变器接地方式和组件在阵列中的位置，决定了电池片和组件受到正偏压或者负偏压。电站实际运行情况和研究结果表明：如果整列中间一块组件和逆变器负极输出端之间的所有组件处于负偏压下，则越靠近输出端组件的PID现象越明显。而在中间一块组件和逆变器正极输出端中间的所有组件处于正偏压下，PID现象不明显。2：组件方面：环境条件，如湿度等的影响导致了漏电流的产生。3：电池方面：电池片由于参杂不均匀导致方块电阻不均匀；优化电池效率而采用的增加方块电阻会使电池片更容易衰减，导致容易发生PID效应。

解决方案：为了抑制PID效应，组件厂家从材料、结构等方面做了大量的工作并取得了一定的进展；如采用抗PID材料、防PID电池和封装技术等。有科学家做过实验，已经衰减的电池组件在100℃左右的温度下烘干100小时以后，由PID引起的衰减现象消失了，实践证明，组件PID现象是可逆的， PID问题的防治更多的是从逆变器端进行，通过提升组件的电压，让所有的组件对地都实现正电压，可以有效地消除PID现象，深圳古瑞瓦特公司根据逆变器种类的不同，采用以下三种方案，从逆变器的角度消除PID：

方案1：采用负极接地方法，消除组件负极对地的负压

这种方案适用于隔离型光伏逆变器，包括高频隔离型逆变器（如Growatt 2000-5000HF系列产品）和工频隔离型逆变器（如Growatt CP100-500系列），负极接地后，消除了组件对地的负压，能有效抑制PID现象。而针对非隔离型光伏逆变器（即无变压器设计逆变器如Growatt 10000-20000UE系列）则需要外加隔离变压器之后才能实现负极接地。

非隔离型光伏逆变器使用这个方案存在以下弊端：

PV-直接接地后，PV+对PE存在高压，触碰正极有触电风险；

PV+对PE发生短路后，容易产生电弧引起火灾；

需要额外增加一台隔离变压器，成本相对较高

方案2：采用虚拟接地方案，消除组件负极对地的负压

这种方案适用于由多台非隔离型光伏逆变器构成的大型光伏电站，此方案通过抬升交流N线电压，间接抬升PV负极电压，使各台逆变器的PV负极对地电压接近为0或者稍高于0电位以实现PID抑制功能。

此方案需要逆变器外置防PID模块，防PID模块通过Webbox数据采集器信息，自动调整交流系统N线对地电压，使所有PV电池板对地电位为正，达到抑制PID的功能，整个系统应用原理如下：

方案3：采用加正向偏置电压方案，将PID效应流失的电子从PE抽回来

此方案使用外置或者内置防PID模块（例：Growatt PID Offset BOX），该装置由交流供电，提供了自动模式，夜间模式和连续模式3种工作方式，夜间模式和连续模式有400V，600V，800V和1000V四种输出电压，其中自动模式输出为日间系统最高电压。此方案适用于无变压器型光伏逆变器，PIDoffsetBox通过内部电源从交流取电整流后提供给组件，使组件因白天PID效应而损失的电子得到补偿而降低PID效应，系统原理图如下：

实际电站运行数据显示，通过在逆变器中集成PID防护模块，可以有效的避免组件发生PID现象，减少电站发电量损失。同时，PID模块具有修复功能，可以对已发生PID问题的组件进行修复，使组件各项指标参数恢复正常。