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(gè)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(duì)比結(jié)果，最后簡(jiǎn)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(huì)出現(xiàn)明顯的功率衰減，筆者對(duì)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(cè)試，功率測(cè)試結(jié)果如圖1-1所示，抽選樣本一共有16個(gè)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(cè)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(shí)采取措施對(duì)整個(gè)電站進(jìn)行拯救。針對(duì)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(shí)白天發(fā)電時(shí)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(chǎng)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(shí)間設(shè)置、電壓檢測(cè)、輻照度檢測(cè)等手段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(chǎng)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(cè)試時(shí)，測(cè)試的絕緣電阻值乘以組件面積應(yīng)不小于40MΩm2，而實(shí)際測(cè)試值一般都在百兆歐以上。至于系統(tǒng)端組串對(duì)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(duì)地絕緣電阻均應(yīng)大于1MΩ，那么對(duì)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(duì)地絕緣電阻值應(yīng)大于10kΩ，陣列的絕緣電阻值對(duì)于PID修復(fù)系統(tǒng)來說是一個(gè)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(duì)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(huì)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(cè)試，所以一般使用絕緣電阻值這個(gè)參數(shù)。

筆者在《光能》2014年7月刊《PID光伏組件批量恢復(fù)時(shí)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(shí)，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(duì)整個(gè)陣列施加高壓時(shí)，各匯流箱內(nèi)的各個(gè)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(duì)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(gè)角度，同樣的輸出直流電壓，在匯流箱側(cè)對(duì)陣列施加和在逆變器直流側(cè)施加會(huì)有略微差異，比如500kW系統(tǒng)負(fù)極對(duì)地絕緣阻抗大于10kΩ，直流電壓對(duì)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(zhǎng)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

2.2、PID修復(fù)系統(tǒng)的相關(guān)參數(shù)和控制方式

PID修復(fù)系統(tǒng)的技術(shù)參數(shù)主要有輸入輸出參數(shù)和控制方式，以上海質(zhì)衛(wèi)PID修復(fù)系統(tǒng)為例，參照表2-1。

表2-1PID修復(fù)系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)

在使用PID修復(fù)系統(tǒng)之前，需要在逆變器直流側(cè)測(cè)試陣列負(fù)極對(duì)地的最小絕緣電阻Riso(可在雨天測(cè)試，因?yàn)橄啾扔谇缣煊晏斓臏y(cè)試值較小)，然后計(jì)算輸出電流和輸出功率是否在設(shè)備的額定范圍內(nèi)。

(1)輸出電流的理論值：I=U/Riso，此計(jì)算值要小于設(shè)備的額度輸出電流，有的設(shè)備需要符合UL安規(guī)要求。

例子：假設(shè)某陣列共99串，施加電壓1000V，單個(gè)組串的負(fù)極對(duì)地絕緣電阻為10MΩ，整個(gè)方陣為101kΩ，輸出電流I=1000V/101KΩ=0.009A<0.1A，每一串的輸出電流為0.1mA，也在人體的安全電流范圍內(nèi)。

(2)輸出功率的理論值：P=U2/Riso(此計(jì)算值要小于設(shè)備的額度功率)。

例子(同上)：P=1000*1000/101kΩ=9.9W<100W。

自動(dòng)控制模式：PID修復(fù)是在夜間對(duì)光伏陣列的負(fù)極和地之間進(jìn)行正向加壓，白天光伏發(fā)電的時(shí)候不可以加壓，因?yàn)楣夥M件的電流方向和電壓源的電流方向是相反的。一般控制有三種模式，時(shí)間控制是設(shè)置自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)間和自動(dòng)關(guān)機(jī)時(shí)間，光控是通過在組件陣列上安裝輻照儀，設(shè)定輻照值的大小進(jìn)行控制，如可設(shè)置輻照度值小于25W/m2自動(dòng)開啟，大于75W/m2自動(dòng)關(guān)閉，具體視現(xiàn)場(chǎng)情況而定。電壓控制方式為設(shè)置開啟和關(guān)閉系統(tǒng)的系統(tǒng)電壓值，在接線上是通過陣列直流側(cè)的正極輸出端和設(shè)備的正極進(jìn)行連接，從而設(shè)備可以檢測(cè)系統(tǒng)電壓值的大小，如可以設(shè)置當(dāng)電壓低于50V-100V自動(dòng)開機(jī)，當(dāng)電壓高壓150V自動(dòng)關(guān)機(jī)。

2.3、PID修復(fù)系統(tǒng)的連接方式

PID修復(fù)系統(tǒng)的連接方式較為簡(jiǎn)單，設(shè)備的負(fù)極和直流配電柜內(nèi)的負(fù)極輸出銅排連接，設(shè)備正極和直流配電柜內(nèi)正極輸出銅排連接，接地線和配電柜接地端子連接，如圖2-3所示。

圖2-3PID修復(fù)系統(tǒng)連接示意圖

3、PID組件室內(nèi)修復(fù)方式

質(zhì)衛(wèi)PID修復(fù)系統(tǒng)除了上述介紹用于電站的現(xiàn)場(chǎng)修復(fù)外，它也同樣適用于室內(nèi)修復(fù)，如圖3-1所示。現(xiàn)選取2148片發(fā)生PID的245Wp多晶組件，使用該設(shè)備在夏季室內(nèi)常溫環(huán)境下修復(fù)，修復(fù)前需要做大量的準(zhǔn)備工作，如組件的搬運(yùn)、擺放和接線工作，具體操作時(shí)可將組件按照25片一托放在木質(zhì)托盤上，相鄰?fù)斜P之間的組件輸出端通過二轉(zhuǎn)一連接頭進(jìn)行匯流，最后接入設(shè)備的正極輸出端，每片組件的邊框使用接地線相互連接并進(jìn)行匯流，最后接入設(shè)備的接地端，接線電纜線徑使用2.5mm2，也可以使用4mm2的直流電纜。

圖3-1PID室內(nèi)修復(fù)系統(tǒng)接線示意圖

由于室內(nèi)場(chǎng)地面積限制，修復(fù)實(shí)驗(yàn)分兩批進(jìn)行，第一批修復(fù)共計(jì)1066片，修復(fù)所用時(shí)間為11天(264小時(shí))，其中1080V電壓(儀器顯示電壓)累計(jì)通電時(shí)間為7天(168小時(shí))，1200V電壓累計(jì)通電時(shí)間為4天(96小時(shí))。第二批修復(fù)共計(jì)1088片，修復(fù)所用時(shí)間為12天(288小時(shí))。其中1080V電壓累計(jì)通電時(shí)間為10天(240小時(shí))，1200V電壓累計(jì)通電時(shí)間為2天(48小時(shí))。在組件PID修復(fù)過程中，設(shè)備的液晶面板上會(huì)實(shí)時(shí)顯示漏電流的大小，功率的修復(fù)進(jìn)度和組件自身PID衰減程度、環(huán)境等因素有關(guān)，一般一開始其恢復(fù)功率會(huì)明顯較快，隨著時(shí)間的推移，會(huì)越來越緩慢，到最后漏電流顯示值將降為0，但此時(shí)并不是說明漏電流為0，因?yàn)樵撓到y(tǒng)漏電流檢測(cè)精度為1mA，而正常組件的漏電流一般為微安級(jí)別。