光伏组件培训材料

2023/2/61光伏组件特性及应用2014年4月29日太阳能光伏发电系统

专业技术培训资料光伏组件分类在最近几年，由于硅材料成本直线下降，晶硅组件占有绝对优势，薄膜电池几乎处于停滞状态。22023/2/61.峰值功率Pmax2.峰值电流Imp3.峰值电压Vmp4.开路电压Voc5.短路电流Isc(44.2V,0A)VI=0W(35.2V,4.95A)VI=175WISCVOCPMAXSometypicalvalues光伏组件电气参数32023/2/62023/2/64薄膜光伏组件电气参数（碲化镉）2023/2/65晶体硅光伏组件电气参数2023/2/66晶体硅光伏组件电气参数2023/2/67不同类型光伏组件参数性能对比1、负载阻抗通常太阳电池方阵输出电压稳定，取决于负载工作电压和功率大小，以及蓄电池标称电压等因素。组件性能及影响因素82023/2/62、辐射的影响当太阳辐射低于最大值时，电流电压特性曲线的形状保持不变，但曲线下的区域减小，功率最大点左移。

短路电流和太阳辐射强度成正比，同时开路电压几乎和太阳辐射强度无关。

开路电压将随着电池温度的增加线性减小组件性能及影响因素92023/2/63、温度的影响当电池的温度比较低时，I-V特性的基本形状基本不变，但随着曲线下区域的增加，最大功率点慢慢右移。

许多PV系统成为了最大功率跟随器，一个由PV电池监控自动变化负载的电路。Source:ShellSM50HModule-Datasheet组件性能及影响因素102023/2/64、阴影阴影对电池组件的影响不可低估，有时组件上一个局部阴影也会引起输出功率的明显减少。组件性能及影响因素112023/2/6阴影对组件输出的影响比例表组件性能及影响因素122023/2/6阴影对组件输出的影响比例表组件性能及影响因素132023/2/6阴影对组件输出的影响比例表组件性能及影响因素142023/2/615阴影遮挡后电流的木桶效应2023/2/616串联回路太阳电池的热斑现象

d点，此时工作电流为零，组开路电压VGd等于电池1和电池2的开路电压之和；c点，电池1和电池2都有正的功率输出；b点，此时电池1仍然工作在正功率输出，而受遮挡的电池2已经工作在短路状态，没有功率输出，但也还没有成为电池1的负载；a点，此时电池1仍然有正的功率输出，而电池2上的电压已经反向，电池2成为电池1的负载；应当注意到，并不是仅在电池组处于短路状态才会发生“热斑效应”，从b点到a点的工作区间，电池2都处于接收功率的状态，如旁路型控制器在蓄电池充满时将通过旁路开关将太阳电池短路，此时就很容易形成热斑。光伏组件的热斑效应2023/2/617并联回路太阳电池的热斑现象a点，此时电池组的工作电压为零，短路电流Isc等于电池1和电池2的短路电流之和；b点，电池1和电池2都有正的功率输出；c点，此时电池1仍然工作在正功率输出，而受遮挡的电池2已经工作在开路状态，没有功率输出，但也还没有成为电池1的负载；d点，此时电池1仍然有正的功率输出，而电池2上的电流已经反向，电池2成为电池1的负载，此时电池1的功率全部加到了电池2上，如果这种状态持续时间很长或电池1的功率很大，也会在被遮挡的电池2上造成热斑损伤。应当注意到，从c点到d点的工作区间，电池2都处于接收功率的状态。光伏组件的热斑效应2023/2/618防止热斑现象发生防止热斑现象的办法就是加装旁路二极管和阻断二极管。旁路二极管的作用是在被遮挡组件一侧提供电流通路；阻断二极管的作用是阻断被遮挡组件上的反向电流。光伏组件的热斑效应2023/2/619热斑现象发生后果光伏组件的热斑效应2023/2/620PID效应定义2023/2/6PID效应（PotentialInducedDegradation）又称电势诱导衰减，是电池组件的封装材料和其上表面及下表面的材料，电池片与其接地金属边框之间的高电压作用下出现离子迁移，而造成组件性能衰减的现象。21PID效应产生的机理2023/2/6（1）潮湿、高温的环境容易产生水蒸气，水蒸气通过封边硅胶或背板进入组件内部；

（2）EVA（乙烯—醋酸乙烯共聚物）的酯键在遇到水后发生反应，生成可自由移动的醋酸；（3）醋酸和玻璃中的纯碱（Na2CO3）反应将Na+析出，在电池内部电场作用下移动至电池表面，造成玻璃体电阻降低；（4）经过美国NERL（国家能源部可再生能源实验室）的研究无论采用任何技术的P型晶硅电池片，组件在负偏压下均有发生电势诱导衰减的风险。因为光伏阵列的组件边框通常都是接地的，造成单个组件和边框之间形成偏压，所以越靠近负极输出端的组件承受负偏压现象越明显。22PID效应产生的机理2023/2/6（5）在负偏压的作用下，漏电流通路因此形成，漏电流由电池片→EVA→玻璃表面→边框→支架，最终流向大地。（6）在漏电流的作用下，带正电的载流子穿过玻璃，通过边框流向地面，使得负电荷在电池片表面堆积，吸引光电载流子（空穴）流向N型硅的表面聚集起来，而不是像正常状态下一样流向正极（P极）。这种表面极化现象而引起的输出功率衰减就是PID效应。23PID效应有效防止方法2023/2/6了解到PID效应对光伏电站发电量的巨大影响，抑制PID效应更加刻不容缓。根据对PID效应的分析可以得出两种处理方案，一种是从组件侧考虑，另一种是从逆变器侧考虑，具体方案如下：

1）从组件侧考虑：

（1）采用非Na、Ca玻璃提高玻璃的体电阻，阻断漏电流通路的形成；

（2）采用非乙烯—醋酸乙烯共聚物的封装材料。

特点：从材料上抑制PID效应，安全、可靠，但非Na、Ca玻璃的成本高昂。另外新材料的稳定性问题也是未知数，目前无法推广应用。24PID效应有效防止方法2023/2/6负偏压和正偏压下组件PID效应对比逆变器负极接地后，若发生组件正极接地故障则会造成电池板短路，而运维人员如若接触到正极则会发生电击危险，所以负极接地电路必须具有异常电流监测及分断保护系统，方可在抑制PID效应的同时保障电站设备的运行安全。绝缘监测系统：假设电池板PV+对大地的绝缘阻抗为Rx（因负极接地，故无需监测PV-对地阻抗）。首先为PV+并联已知电阻R1，其次测量并联后PV+对大地电压，最后计算出Rx值。一旦Rx低于阈值时，逆变器立刻报警停机，防止绝缘阻抗过低造成的短路风险25PID效应有效防止方法2023/2/6负偏压和正偏压下组件PID效应对比接地保护系统：GFDI（PVGround-Fault