[实用新型]光伏电站用监测并抑制电位诱发衰减效应的装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种光伏电站用监测并抑制电位诱发衰减效应的装置及其测试方法，属于新能源利用技术领域。

背景技术

随着新能源的发展，光伏发电系统得到了广泛的应用，但是部分光伏电站在运行3～4年甚至更短时间后会出现发电量明显下降的现象，在高温高湿的地区这种现象尤为明显。

电位诱发衰减(PID)，最早由Sunpower公司在2005年发现。PID是指在长期高电压作用下，使玻璃、封装材料之间存在漏电流，导致组件性能低于设计标准。美国可再生能源试验室和Solon公司研究发现P型晶硅电池片制备组建在负偏压下均存在PID现象。PID现象可使单块组件功率衰减50％以上。大量研究表明在高温、高湿和高盐碱地区和沿海地区组件的功率衰减最为严重，除外部环境因素外，造成组件PID现象的原因主要有3个方面：系统方面、组件方面和电池片方面。光伏电站中的组件边框与组件内部的电势差引起的组件PID现象已被行业所公认。PID效应会引起光伏组件功率衰减，导致光伏电站发电量大幅下降，造成极大经济损失，因此消除电站组件的PID效应对光伏产业来说意义重大。

针对引发电位诱发衰减的原因，对于未建设的光伏电站，一般采用能抗PID的材料和工艺来降低组件出现PID现象的风险，而另外采用组件负极接地这种形式也具有一定的局限性，因为首先并网逆变器直流输入端必须具备负极接地的功能，其次如果系统采用的并网逆变器是非隔离型的，组件阵列和电网间没有电气隔离，那么光伏并网逆变器工作时系统会出现漏电流的危险，触发漏电保护功能；而且组件负极接地时，有可能引发直流侧漏电，因而这种方式必须增加额外的漏电检测以及保护装置来防止此危险。

对于已建成的光伏电站如果出现了PID现象，一般需要更换功率衰减严重的组件，或者需要采用电池阵列负极接地措施来去除偏置电压这个诱因。这两个措施都需要对系统进行大范围的改造，如采用耐压更高的直流配电线缆、增加漏电保护装置甚至要更换并网逆变器，这需要极大的改造成本。

中国专利CN 103795341 A公开了一种光伏组件抗PID衰减的测试方法，首先构建一个用于测试光伏组件抗PID衰减的气候室，并在气候室中对光伏组件PID衰减的环境条件进行强化模拟，提高光伏组件的PID衰减速率；利用光伏组件PID衰减前后的功率变化计算出光伏组件抗PID衰减的能力。中国专利CN 204794877 U公开了一种PID效应抑制器，包括用于向太阳能电池板的PV电压、输出电压以及输出电流的采样处理电路，所述采样处理电路与运算控制电路连接，运算控制电路通过光耦隔离电路电压加载控制电路连接。

上述两篇专利中都未涉及对光伏电站中PID效应的监测，且未给出PID装置的结构细节及实现方式。目前，还未有针对光伏电站中组串上使用能够监测并抑制PID效应的装置的相关公开文献，市场上也还未有此类产品。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是如何对光伏电站的PID效应进行监测和抑制，从而及时抑制电站的PID效应，避免电站因PID效应出现损失。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是提供一种光伏电站用监测并抑制电位诱发衰减效应的装置，光伏电站包括光伏组串和电池模块，其特征在于，所述装置包括：

用于控制光伏组串对电池模块进行充电的充电控制模块；

用于出现电位诱发衰减效应时，控制电池模块对光伏组串施加反向电压的放电控制模块；

用于采集光伏组串的输出正极电压、输出负极电压、接地处电压及电池模块的电量状况的数据采集模块；

用于采集系统当前时间的时钟模块；

用于根据数据采集模块及时钟模块所采集的数据，进行分析处理，进而控制充电控制模块和放电控制模块的启停工作的控制运算处理模块。

优选地，所述光伏组串和电池模块均连接充电控制模块、放电控制模块，光伏组串还连接数据采集模块，数据采集模块、时钟模块、电池模块均连接控制运算处理模块，控制运算处理模块还连接充电控制模块和放电控制模块。

优选地，所述控制运算处理模块为DSP控制板。

优选地，所述光伏组串的输出正、负极通过开关K1连接充电控制模块，充电控制模块通过开关K3连接电池模块；光伏组串的输出负极和接地极通过开关K2连接放电控制模块，放电控制模块通过开关K4连接电池模块；数据采集模块连接光伏组串的输出正、负极，接地极，及电池模块；控制运算处理模块连接数据采集模块、电池模块、开关K1、开关K2、开关K3、开关K4及时钟模块。