在2005年，美國著名光伏制造商SUNpOWER公司提出了一個新的發(fā)現(xiàn)。這種現(xiàn)象稱之為表面極化。當在組件上施加一個反向高壓時，會發(fā)生表面極化現(xiàn)象。電池的表面會隨著時間累積負電荷。這些電荷會將正電荷吸引到電池表面，形成復合中心。相反，當組件上施加負電壓時，極化現(xiàn)象也相應改變，這種情況下組件的性能不會有影響。這是最著名的pID（potenTIalInducedDegradaTIon）現(xiàn)象。經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，pID現(xiàn)象一般是一種可逆的表面極化現(xiàn)象。

pID有什么危害？

我國傳統(tǒng)的裝機大省已經(jīng)從西北部向東南部轉(zhuǎn)移。相對于西北的干旱、多風沙氣候，東南部的濕熱氣候?qū)夥娬镜挠绊懡厝徊煌琾ID問題已成為影響光伏電站發(fā)電量的重要因素之一。特別是在溫度高、濕度大的東部分布式屋頂、漁光互補等電站，發(fā)生pID的概率大大增加。

實際光伏電站現(xiàn)場測試發(fā)現(xiàn)，在建成1至2年后出現(xiàn)部分組件功率大幅下降的現(xiàn)象，有些組件功率衰減竟高達50%以上。組件衰減誘因很多，如光致衰減、老化衰減、隱裂、電池片破裂等，其中重要原因之一是組件pID效應。下圖為pID效應的紅外照片，pID效應嚴重的電池片發(fā)黑。

圖1：pID效應的紅外照片

SMA進行了相關實驗驗證，以下是相關實驗情況，大家可以發(fā)現(xiàn)，僅僅幾十個小時之后，組件功率特性發(fā)生了很大衰減。

圖2：實驗模擬圖

圖3：實驗結(jié)果

國內(nèi)實驗數(shù)據(jù)顯示，2年可衰減了54.4%！可見，pID效應對組件輸出功率影響巨大，是光伏電站發(fā)電量的恐怖殺手。

pID效應的防治

首先是組件廠家從材料、結(jié)構(gòu)等方面做了大量的工作并取得了一定的進展;如可采用抗pID材料、防pID電池和封裝技術等。采用非乙烯醋酸乙烯共聚物的封裝材料、采用無邊框組件或雙玻組件等，都可以在一定程度上減少pID效應。

本文著重介紹如何從逆變器側(cè)進行pID防治，逆變器側(cè)的防治大致有三種解決方案：

第一種是負極接地，我們在pID效應中介紹了，pID是因為組件負極對大地產(chǎn)生了負壓導致的，對應的我們可以采用負極接地的方法來減少這種衰減;將光伏組件或逆變器的負極通過電阻或保險絲直接接地，使電池板負極對大地的電壓與接地金屬邊框保持在等電位，消除負偏壓，該方案多用于集中式逆變器，并且會帶來面板電壓升高，有電擊風險，組串式由于一般不帶隔離變壓器等因素很少這么應用;

圖4：負極接地方案示意圖

圖5：不同逆變器負極對大地的負電壓不同

第二種是負極虛擬接地，集中式和組串式都可以使用負極虛擬接地的方法防治pID效應，該方案同樣會帶來面板電壓升高，有電擊風險。

圖6：負極虛擬接地方案示意圖

第三種方案是由SMA公司提出的夜間修復方案，我們在前面pID效應中已經(jīng)提出了，pID效應是可逆的，通過夜間對pV負極（或正極）對大地進行一定電壓的浮充，可修復面板的相關特性;offset技術不改變直流側(cè)工作電壓，能有效修復面板衰減;SMA中國更進一步，將此技術集成到逆變器內(nèi)部集成到逆變器內(nèi)部，更加經(jīng)濟高效。

圖7：夜間浮充技術

說明：負極接地或虛擬負極接地的防pID逆變器技術，都存在抬升電壓的問題，帶來觸電危險，需要加強電站安全管理，而采用夜間浮充技術沒有這個問題，尤其是集成到逆變器內(nèi)部是很好的解決方案。

防治案例與效應情況

逆變器pV負極接地的案例，選取了某實際電站中同一地點，各種條件基本相同的兩個光伏方陣，其中有采用的集中式逆變器不具備防pID功能，也有采用具備防pID功能。測試發(fā)現(xiàn)：安裝了pID模塊的集中式逆變器可以有效地防止組件pID衰減，大幅度降低發(fā)電量損失。

表一：集中型負極接地對比結(jié)果

采用夜間修復逆變器技術的案例結(jié)果

表二：采用SMA夜間修復技術后的結(jié)果

（備注：部分實驗數(shù)據(jù)引用了了設計院光伏同行王淑娟的數(shù)據(jù)）

總結(jié)

隨著中國光伏產(chǎn)業(yè)從西到東，從北到南，溫濕度對組件的pID影響越來越大，影響光伏電站面板的壽命和客戶收益，對整個產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展構(gòu)成影響;在光伏電站中采用抗pID技術也越來越受到重視，越來越多的光伏電站要求逆變器具備抗pID的技術。

SMA中國提供完整pID解決方案，尤其是逆變器內(nèi)部集成夜間浮充技術，性價比高。