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光伏组件PID测试方法的研究 - 你所知道的PID FREE真的Free吗 PID说说(九) ... ...

2014-3-11 16:32| 发布者: echo| 查看: 40126| 评论: 0|来自: 中国光伏测试网

摘要: 摘要:通过对光伏行业常见的几种组件抗PID(电势诱导衰减)测试方法进行对比分析,研究不同抗PID测试方法之间的差异以及对测试结果的影响。不同的PID测试方法的差别主要体现在温度和湿度两个方面,本文通过阿累尼乌 ...
       摘要:通过对光伏行业常见的几种组件抗PID(电势诱导衰减)测试方法进行对比分析,研究不同抗PID测试方法之间的差异以及对测试结果的影响。不同的PID测试方法的差别主要体现在温度和湿度两个方面,本文通过阿累尼乌斯经验公式和气压方程,论述四种不同温度和湿度条件下,PID测试引起组件功率衰减的差异,并阐明四种测试条件之间的相互关联,最后在此基础上推荐一种更加合理、规范的检测方法。

  关键词: 原始模型、PID衰减、温度、相对湿度、绝对湿度、老化速率、电场

  1 前言

  光伏组件的PID现象已经引起了整个光伏行业的高度重视,越来越多的组件生产厂家和相关研究机构对组件PID衰减的诱导机理进行了广泛的研究和分析。影响组件PID衰减的主要外部因素有环境温度、环境湿度,以及系统电压在合金框、玻璃和内部电路之间形成的偏压电场。在对光伏电站长期观察的过程中发现,在组件表面残留晨露或雨水并且有光照的情况下,最容易发生PID现象。2005年,NREL实验室总结了PID现象发生的机理:Na离子在电场作用下发生迁移,至电池片表面富集,形成电离层影响电池片电学特性,造成电池片和组件功率出现大幅度下降。PID现象发生的过程如下:

  钢化玻璃表面的钠碱水解,形成Na离子;
  Na离子在钢化玻璃表面聚集,通过扩散进入EVA内部;
  光伏组件边框和电池片之间存在电势差,促使Na离子向电池片表面迁移;
  Na离子在电池片表面富集,甚至进入电池片表层,形成电离层,降低电池片激发区活性,造成电池片功率下降;

  J. Berghold等人的研究显示,温度和湿度是影响光伏组件PID现象发生的两个重要因素,较高的组件温度和相对湿度能加速PID现象的发生,但并未阐明不同温度和湿度下光伏组件PID现象发生的快慢差异。到目前为止,光伏行业还没有任何行业标准或国家标准对组件抗PID测试进行详细描述规范。光伏行业对组件抗PID测试的操作方法和实验条件也没有形成统一的共识。因此,本文通过对目前光伏行业出现的各种抗PID测试方法进行模拟对比分析,推荐一种规范、合理的组件抗PID检测方法。

  2 表征与试验

  通过一些权威机构和电站运营商对光伏电站的跟踪观察和研究得知,光伏电站中正常工作的组件,在其表面残留晨露或雨水并且有光照的情况下,最容易发生“PID衰减”现象,因此光伏行业普遍认同组件的抗PID测试法方应以此工作环境做为原始依据,即在不同温度和湿度下,给光伏组件施加-1000V电压,模拟导致PID现象的工作环境。

  2.1  温度差异表征

  对于任一由温度激发的现象和反应,均可以用 Arrhenius公式来表征:

  K=Aexp(-Ea/RT)
  K:速度常数,
  A:指前因子(或频率因子),Ea:活化能, R=8.314JK-1mol-1
  R:气体常数
  T:热力学温度。exp(-Ea/RT)也可写为e(-Ea/RT)指数项无量纲。
  A的单位与K同 (取对数:LnK=-Ea/RT+LnA  或 LgK=-Ea/2.303RT+LgA)

  应用阿雷尼乌斯公式计算在不同的温度下PID现象发生的相对速度常数,分析比较在不同温度下PID现象发生的相对速率快慢差异;
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