户外光伏电站PID三大杀手
最近关于PID的讨论又多了些，因为IEC 62804 PID测试标准正面临1500V系统、大组件、大电流等新问题，还面临着双面发电、新型电池、共挤型POE等各种新材料的选择。
在实验室中模拟PID效应的测试序列是一种加强、加严、加速的极端条件，那么在户外应用的光伏组件，哪些是最容易诱发PID效应的致命杀手呢？
1. 了解PID发生的本质
最近关于PID的讨论又多了些，因为IEC 62804 PID测试标准正面临1500V系统、大组件、大电流等新问题，还面临着双面发电、新型电池、共挤型POE等各种新材料的选择。
在实验室中模拟PID效应的测试序列是一种加强、加严、加速的极端条件，那么在户外应用的光伏组件，哪些是最容易诱发PID效应的致命杀手呢？
1. 了解PID发生的本质
最近关于PID的讨论又多了些，因为IEC 62804 PID测试标准正面临1500V系统、大组件、大电流等新问题，还面临着双面发电、新型电池、共挤型POE等各种新材料的选择。
在实验室中模拟PID效应的测试序列是一种加强、加严、加速的极端条件，那么在户外应用的光伏组件，哪些是最容易诱发PID效应的致命杀手呢？
1. 了解PID发生的本质
了解谁是PID致命杀手，需要先明白PID现象发生的本质。
光伏阵列中每一串组件中有各一半的组件在发电状态下分别对地形成正偏压和负偏压。无论是正偏压或负偏压，都会引起组件电池对地的漏电流，从而让电池片发生极化，影响了电池片的发电能力，只是通常在负偏压状态下更容易出现PID现象。
从原理上来说，组件在发电状态时，电池片表面的电流通常都是通过栅线、焊带、汇流条传输到系统中。但由于组件电池对地还形成了偏压，无论是正偏压还是负偏压，电池表面的电流总有一点点从电池片表面穿越封装材料（如EVA），再通过封装材料与玻璃之间的界面，或者通过玻璃本身，或者穿过玻璃通过玻璃外表面等各种途径到达组件边缘（如边框），在通过边框到达接地孔，形成对地漏电流。
通过PID模拟测试可以知道，这样的漏电流一般都在几微安（μA）级别，即便是能发生PID效应，通常也不会到毫安（mA）级别。
正所谓，你感觉不到，但并不代表没有发生。
2. 实验室PID加速模拟原理
在实验室中模拟PID的发生，一切举措都是为了让漏电流尽快发生，而且更大，比如说：
- 提高温度，让电子更活跃，让EVA更容易脱层；- 提高湿度，让EVA更容易分解脱层，让玻璃中的Na+更多，让玻璃表面更湿润，更利于Na+迁移；- 提高对地偏压强度，让漏电流更大；- 在玻璃表面覆盖导电铝箔，铝箔跨越边框直接通过金属夹具压在接地孔（让玻璃表面短路，让铝边框表面短路），减少从玻璃表面到接地孔的表面电阻；- 接地孔处都要把边框表面氧化膜打磨掉，远离接地孔处的边框，漏电流穿越边框钝化层这届通过边框内部的导电金属到达接地孔；- 延长试验时间，让漏电流持续时间更长；……
作为实验室的加速模拟，为了验证PID的发生，IEC 62804标准穷尽了一切办法让对地漏电流更容易形成。而了解了PID的发生原理和实验室测试方法，我们也就很容易理解在户外实际应用中，PID是如何产生的。
3. 户外PID发生的最常见杀手
如果没有光照，自然也就不会有电流，更谈不上漏电流；而有了光照，漏电流也必然存在，因此，PID的发生必然是在光伏发电的时候，这点应当毋庸置疑。
此时，就像实验室PID测试模拟一样，任何可能导致漏电流通道上绝缘电阻降低的可能，都将成为组件、电池的PID杀手。
第一杀手：雨后天晴
我们认为，雨后天晴，是户外PID效应的第一杀手。
雨后，空气中湿度异常之大，玻璃表面还有积水；但雨后天晴，太阳出现，光伏组件继续开始发电，漏电流也就开始了。由于玻璃表面的积水严重降低了玻璃的表面电阻，甚至降低了铝边框的表面电阻，累积的潮气可能玻璃中的Na+，而潮气加上发电的高温又影响了EVA的分解。
也有分析认为，雨后的组件表面会有雨滴残留，而雨滴会在玻璃表面形成类似透镜的结构，让该点的光照更强，电流更大，而该点的雨滴对该点玻璃中Na+的影响，玻璃表面电阻的影响，也可能加速该点电池PID的形成。
雨后天晴的雨，成了影响PID漏电流通道绝缘电阻的重要因素，无论从其发生的频率，还是影响程度，作为PID第一杀手当之无愧。
或许雨后天未晴（未出太阳），光伏也能发电，但很弱，漏电流会更小，还不能成为第一杀手；但夏日中午的雨后天晴，不仅光照最强，组件的温度在雨后还是最低，此时更是第一杀手中的终极杀手。
第二杀手：组件下沿泥带
组件表面的积灰，分为全表面浮灰和靠近边框处的泥带。越是往组件下沿，由于重力、雨水等因素，积灰的厚度越大，而到了下沿边框处，更是会形成厚厚的泥带。
泥带不仅影响光伏发电，还更容易诱发PID，因为相比干净的玻璃表面，有了积灰和泥带的玻璃表面，显然表面杂质更多，表面电导率会更高一些，更容易将玻璃表面的电流传导到边框。
如果说雨后天晴的玻璃表面积水会很快干掉，玻璃表面电阻会很快恢复到正常水平，那么有了泥带的玻璃表面，晒干时间会大大延长。无论是一开始的泥水，还是半干不干的泥带，对该区域玻璃表面的绝缘电阻都是严重的破坏，诱发PID效应的可能就更大了。
户外光伏电站很多PID效应都是发生在下沿边框处，也正是因为泥带区域的电阻变小，漏电流增大。
杀手之三：边框金属附件
任何会导致PID漏电流通道上绝缘电阻降低的因素都是PID杀手，而这第三杀手便是安装在组件边框上的一些金属附件，如压块。
在IEC 62804的PID测试序列中，要求覆盖在玻璃表面的铝箔能够直接压到接地孔。
其目的就是将影响漏电流的、位于玻璃和接地点之间的铝边框直接短路。铝边框表面由于有氧化层的存在，因而是绝缘的，表面电阻高，降低了漏电流，对预防PID效应是有利的，有研究称如果用绝缘材料如聚氨酯塑料做边框对预防PID效应更有意义。但实验室测试必须能加速模拟，因此一切可能影响漏电流的因素都要Bypass掉，铝边框就被铝箔覆盖直接忽略掉了。
而现实中的光伏电站，人们常见的用于安装组件的压块，如果不注意选型的话，一不小心就成了造成PID的第三大杀手。下图列出了几种常见的压块：
我们逐一点评：
图中的①、②、③三种压块，可以看出表面处理得很好，一般都是经过表面氧化处理的，因此即便跨接在边框上，对边框表面绝缘电阻的影响也很小，一般不会造成额外的PID风险；
图中的⑥、⑦一般都是双玻组件的压块，其共同的特点是由于直接和玻璃接触，因此压块内表面都有橡胶防护块。实验室中测试没有边框的双玻组件PID时，会要求在组件四周包上导电金属如铝箔，做一个假边框，目的就是为了收集漏电流；如果压块是导电的，无形中就在模拟实验室的加速PID测试条件。幸亏这里压块中用的橡胶一般都是绝缘的（不会傻到刻意做成导电橡胶压块），因此对双玻组件漏电流的影响也较小，也不会造成额外的PID风险。
图中的④、⑤两种压块，显然都是普通的金属，目前一般都更多地考虑了该金属的腐蚀生锈防护，因而明显是没有绝缘处理的。
而正是这样的导电压块，将铝边框的上下表面直接跨接短路，缩短了漏电流的通道，并直接连接到彩钢瓦、支架上，形成了对地漏电流。而除了压块，电站运维方有时也会把一些其它的金属附件加在边框上，其对PID的影响和压块也是一样的。
这样的压块，也成就了户外光伏组件“第三大”杀手的美誉。
4. 户外组件PID的预防
作为户外应用的组件，其抗PID能力有的是天生的，有的是需要后期预防的。
比如说第一大杀手，通过增加安装倾角，让组件表面不易积水来减少影响；
比如说第二大杀手，通过经常清洗组件表面，消除积灰和泥带来减少影响。
比如说第三大杀手，通过选用经过表面处理的绝缘金属压块，避免选用不锈钢、锌铁合金、铝材、不锈铁等金属，尤其是不要选这些金属跨接在边框上下沿，至少这些金属需要用绝缘材料与组件边框隔离。
而如果能够同时实现消灭这三大杀手：排水、消除泥带，又不会破坏组件边框绝缘性能的，行业里已经有了这样的☞☞工商业屋顶光伏电站排水除泥长效解决方案。
原创No.1756;转载需联系授权
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