光伏組件作為光伏發電系統中的核心組成部分,質量問題重點影響著電站系統效率,其中,熱斑效應和PID效應對光伏組件功率的影響尤其突出,不容忽視。
熱斑效應
熱斑效應是指在一定條件下,串聯支路中被遮蔽的光伏組件將當做負載,消耗其他被光照的電池組件所產生的能量,被遮擋的光伏電池組件此時將會發熱的現象。
被遮擋的光伏組件、將會消耗有光照的光伏組件所產生的部分能量或所有能量,降低輸出功率;嚴重將會永久性破壞光伏組件、甚至燒毀組件。
產生的原因
1.造成熱斑效應的根源是有個別壞電池的混入、電極焊片虛焊、電池由裂紋演變為破碎、個別電池特性變壞、電池局部受到陰影遮擋等。
2.由于局部陰影的存在,光伏組件中某些電池單片的電流、電壓發生了變化。其結果使電池組件局部電流與電壓之積增大,從而在這些電池組件上產生了局部溫升。
防護措施
在光伏電池組件的正負極間并聯一個旁路二極管,以增加方陣的可靠性。通常情況下,旁路二極管處于反偏壓,不影響組件正常工作。其原理是當一個電池被遮擋時,其他電池促其反偏成為大電阻,此時二極管導通,總電池中超過被遮電池光生電流的部分被二極管分流,從而避免被遮電池過熱損壞。以避免光照組件所產生的能量被受遮蔽的組件所消耗。
PID效應
電位誘發衰減效應(PID,PotentialInducedDegradation)是電池組件長期在高電壓作用下,使玻璃、封裝材料之間存在漏電流,大量電荷狙擊在電池片表面,使得電池表面的鈍化效果惡化,導致組件性能低于設計標準。PID現象嚴重時,會引起一塊光伏組件功率衰減50%以上,從而影響整個組串的功率輸出。高溫、高濕、高鹽堿的沿海地區最易發生PID現象。
產生的原因
1.系統設計原因:光伏電站的防雷接地是通過將方陣邊緣的組件邊框接地實現的,這就造成在單個組件和邊框之間形成偏壓,組件所處偏壓越高則發生PID現象越嚴重。對于P型晶硅組件,通過有變壓器的逆變器負極接地,消除組件邊框相對于電池片的正向偏壓會有效的預防PID現象的發生,但逆變器負極接地會增加相應的系統建設成本;
2.光伏組件原因:高溫、高濕的外界環境使得電池片和接地邊框之間形成漏電流,封裝材料、背板、玻璃和邊框之間形成了漏電流通道。通過使用改變絕緣膠膜乙烯醋酸乙烯酯(EVA)是實現組件抗PID的方式之一,在使用不同EVA封裝膠膜條件下,組件的抗PID性能會存在差異。另外,光伏組件中的玻璃主要為鈣鈉玻璃,玻璃對光伏組件的PID現象的影響至今尚不明確;
3.電池片原因:電池片方塊電阻的均勻性、減反射層的厚度和折射率等對PID性能都有著不同的影響。
抑制PID效應的措施
1.從組件側考慮
1)采用非Na、Ca玻璃提高玻璃的體電阻,阻斷漏電流通路的形成;
2)采用非乙烯—醋酸乙烯共聚物的封裝材料。
特點:從材料上抑制PID效應,安全、可靠,但非Na、Ca玻璃的成本高昂。另外新材料的穩定性問題也是未知數,目前無法推廣應用。
2.從逆變器側考慮
采用組件負極接地的方式,防止負偏壓造成的漏電流形成。
特點:處置方案簡便、成本低、效果顯著,但負極直接接地會造成安全隱患,威脅電站的正常運行和運維安全。逆變器負極接地后,若發生組件正極接地故障則會造成電池板短路,而運維人員如若接觸到正極則會發生電擊危險,所以負極接地電路必須具有異常電流監測及分斷保護系統,方可在抑制PID效應的同時保障電站設備的運行安全。
來源:索比光伏網