OFweek太陽能光伏訊：隨著行業不斷發展，光伏發電成本逐漸下降，與之對應問題也來了。2013年以前行業內很少有人提及的組件PID問題開始時常縈繞在我們耳邊，而光伏電站已經建設到沿海城市使得組件PID問題愈發嚴重，雪上加霜的是并網電價每年都在調整。

如何在電價調低的同時減少電站發電損失提升收益? —— 解決PID問題是提升發電量的關鍵。

PID效應(Potential Induced Degradation)又稱電勢誘導衰減，是電池組件的封裝材料和其上表面及下表面的材料，電池片與其接地金屬邊框之間的高電壓作用下出現離子遷移，而造成組件性能衰減的現象。PID效應最容易出現在潮濕的環境條件下，且該現象活躍程度與溫度、潮濕程度正相關;同時衰減現象與組件表面被導電性、酸性、堿性以及帶有離子的物體污染有關。

PID帶來的損失

下圖是從某實驗室提供經過PID實驗(196h)測試的組件，EL測試呈現的照片。

顯而易見，組件若出現長期PID衰減現象，必然會導致整個電站發電量損失，甚至不發電。

目前PID衰減現象在國內已不是個例，尤其是在高溫高濕地區，最容易出現PID現象。

PID解決方案——系統級

本文沒有從組件本身解決方案考慮，而是由整個系統PID解決方案入手。

1、逆變器（正）負極接地

此方案應用時間較早，目前行業內大多數逆變器廠商都可以提供此解決方案。

工作原理：針對P型組件，組串負極與地形成約300V-500V的電勢差，這個電勢差會持續導致組件表面的離子遷移;下圖是將逆變器負極通過熔絲加斷路器與地相連，這樣使組件負極對地電勢差抬升至0V左右，從而避免PID衰減。

▲ 圖一：逆變器負極接地原理圖

▲ 圖二：實際接線圖

▲ 圖三：最終模擬輸出結果

方案一的優點很突出，系統簡單，成本低;但缺點也很明顯，其一，逆變器負極接地，若PV正或組串間電纜產生接地故障，則會通過地線產生故障電流或者產生電弧放電，易引起火災;

其二，假設運維人員不慎觸碰PV正，則人與大地之間將會形成600-1000V直流電，對人體傷害非常高;

其三，應用比較局限，成本相對較高，隔離變壓器占用空間也比較大;

此方案不合適組串式電站應用，因為這種方案每臺組串式逆變器都需要配一個雙繞組隔離變壓器或者幾臺組串式逆變器就需要一臺分裂式隔離變壓器。所以此方案比較適合規模較小的系統應用或者大容量的帶隔離變壓器的集中式系統方案。

▲ 圖四：電纜拉弧導致燒損

2、夜間補償方案

此方案最早是SMA提出的，源于PID衰減可逆原理。

▲ 圖五：夜間補償方案

工作原理：PV板接入正壓偏置電源，電源夜間工作給PV板加入正電壓，將白天工作時由于PID效應損失的電子從PE抽回來。PID與逆變器直流輸入并聯，在光伏組件的負級負極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，進而修復那些因為PID效應導致效率衰減的光伏組件。

此方案優點：可以快速的地恢復組件功率衰減，但是必須保證在逆變器與電網斷開情況下進行。

缺點：成本高，損耗大。

3、虛擬電位

此方案在14年被國內各逆變器廠家爭相推廣使用。

▲圖六：虛擬電位原理圖

工作原理：此工作原理是利用逆變器交流輸出虛擬N線電壓采集時以PV-BUS母線中點作為參考點;此方案是通過采集器實時采集PV-BUS母線電壓， PID控制模塊抬升逆變器N點對地電壓300-500V，將N點電壓抬升至半母線電壓，從而將逆變器PV-BUS母線中點對地電壓抬升300-500V。

總結

筆者認為，從以下幾個維度分析，目前較適合光伏電站PID解決方案是虛擬電位解決方案。

本文從整個系統端考慮PID解決方案，后續筆者還會從組件材料端解析PID解決方案。期待與各位同仁一起探討。