CN103944501B - 太阳能电站pid恢复系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了太阳能电站PID恢复系统。它包括太阳能电池组件阵列、汇流箱、直流配电柜、PID恢复装置、逆变器、交流配电柜和变压器，太阳能电池组件阵列以并联的方式连接到一个汇流箱中，汇流箱以并联的方式连接到直流配电柜，直流配电柜、逆变器、交流配电柜和变压器依次连接，PID恢复装置包括高压电源、通断开关和控制器，高压电源通过通断开关与控制器连接，通断开关上设有电源低压输出端和电源高压输出端，电源低压输出端与太阳能电池组件阵列的边框或者支架连接，电源高压输出端与直流配电柜或汇流箱中的负极端连接。本发明的有益效果是：实现自动控制，达到功率恢复的目的，不影响太阳能电站的正常发电，提高适用范围和使用安全可靠性。

Description

太阳能电站PID恢复系统
技术领域
本发明涉及太阳能相关技术领域，尤其是指一种太阳能电站PID恢复系统。
背景技术
光伏应用越来越多，电站规模越来越大，组件串联的数目不断增大。这种情况下，太阳能组件承受高对地势能的几率越来越大。由于高压的存在，内部导电体与大地之间（通过边框）存在泄漏电流。太阳能电站的PID现象是太阳能电池组件在户外应用过程中出现的发电功率衰减的现象。
2005年，NREL首次进行了组件内部与大地之间泄漏电流对组件可靠性方面的研究，认为由组件内外电势差引起的电池片表面电荷的聚集是导致组件功率衰减的重要原因。在内外高压存在的情况下，组件电池的封装材料和组件上表面层及下表面层的材料中出现的离子迁移现象，电池中出现热载流子现象，电荷的再分配削减了电池的活性层，进而引起了组件功率的降低，这种PID现象是可以恢复的。
泄露电产生过程中，还可能导致组件封装材料产生电化学腐蚀，从而导致组件串联电阻增大、透光率降低、脱层等现象，引起组件功率衰减，这种PID现象是不可以恢复的。
PID现象与系统的安装状态、组件的封装材料及工艺、电池片的材料及工艺都有很大的关系。故而可以从电池工艺、组件工艺、系统结构等角度去缓解和解决PID现象。电池工艺和组件工艺只能在一定程度上减缓，但不能从根本上去除。系统结构可以从根本上消除PID现象，其中负极接地是一种方案，负极接地只能在带有变压器的电站构造上应用，对系统安全性检测要求更高。
近年来PID已经成为国外买家投诉国内组件质量的重要因素之一，严重时候它可以引起一块组件功率衰减50%以上，从而影响整个电站的功率输出，国际上已经许多企业对组件的PID现象进行分析。PID效应现象大多数最容易出现在潮湿的条件下发生，且其活跃程度与潮湿程度相关，同时组件表面被导电性、酸性、碱性以及带有离子的物体的污染程度也有很大的关系。
发明内容
本发明是为了克服现有技术中存在上述的不足，提供了一种自动控制实现功率恢复且不影响正常发电的太阳能电站PID恢复系统。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
太阳能电站PID恢复系统，包括若干太阳能电池组件阵列、若干汇流箱、直流配电柜、PID恢复装置、逆变器、交流配电柜和变压器，所述的若干太阳能电池组件阵列以并联的方式连接到一个汇流箱中，若干汇流箱以并联的方式连接到直流配电柜，所述的直流配电柜、逆变器、交流配电柜和变压器依次连接，所述的PID恢复装置包括高压电源、通断开关、控制器、时钟和触摸屏，所述的高压电源通过通断开关与控制器连接，所述的时钟和触摸屏分别与控制器连接，所述的通断开关上设有电源低压输出端和电源高压输出端，所述的电源低压输出端与太阳能电池组件阵列的边框或者支架连接，所述的电源高压输出端与直流配电柜或汇流箱中的负极端连接。
本发明中，太阳能电站将太阳能电池组件阵列发的直流电依次通过汇流箱、直流配电柜和逆变器使之变为交流电，然后将交流电经过交流配电柜和变压器接入电网。PID恢复装置中的控制器控制通断开关的开启与关闭，而触摸屏用于实时的对控制器进行指令控制，通过触摸屏事先设置好高压电源的开启和关闭的时间控制值，然后控制器实时读取时钟信号，当时钟信号满足事先设定的时间控制值时，控制器控制通断开关使其闭合，高压电源通过电源低压输出端和电源高压输出端接入到太阳能电池组件阵列中，通过对太阳能电池组件阵列施加反向电压，使太阳能电池片表面的电荷能够反向移动，达到功率恢复的目的，同时通过时钟、通断开关与控制器相配合的控制手段，保证了该恢复系统工作的时间段内，太阳能电池组件阵列没有发电，该恢复系统实现自动控制，实现白天停止、夜晚工作的状态，不影响太阳能电站的正常发电。
作为优选，所述的PID恢复装置还包括蓄电池接口，所述的蓄电池接口与高压电源连接。这样设计可以通过蓄电池进行供电，以避免在无工作电源的情况下，仍然可以使用该恢复系统，增加了该恢复系统的适用范围。
作为优选，所述的控制器上设有检测低压输入端和检测高压输入端，所述的检测低压输入端和检测高压输入端分别连接汇流箱或者直流配电柜的负极端和正极端。通过触摸屏对控制器预设合理的正负极间电压值，检测汇流箱或者直流配电柜的正负极电压值，使其与预设的正负极间电压值比较，当正负极间电压低于设定值时，控制器通过通断开关使得高压电源开启；当正负极间电压高于设定值时，控制器通过通断开关使得高压电源关闭，以满足功率恢复的要求。
作为优选，所述的PID恢复装置还包括辐照计，所述的辐照计与控制器连接。通过触摸屏对控制器预设合理的辐照值，实时接收辐照计发送的辐照值信号，使其与预设的辐照值比较，当辐照计所获得的辐照值低于设定值时，认为辐照强度不能再使太阳能电池组件阵列发电，控制器通过通断开关使得高压电源开启；当辐照计所获得的辐照值高于设定值时，控制器通过通断开关使得高压电源关闭，以满足功率恢复的要求。
作为优选，所述的PID恢复装置还包括报警装置，所述的报警装置与控制器连接。PID恢复装置中的控制器通过对电源低压输出端和电源高压输出端的数值进行检测，来判断PID恢复装置中的高压电源输出是否处于过压、欠压、过流等工作状态，如果超过或者低于设定值时，则报警装置会进行自动报警，能够及时的提醒操作人员PID恢复装置存在一定的安全隐患，使得操作人员能够及时的排除故障，提高了PID恢复装置的使用安全可靠性。
本发明的有益效果是：实现自动控制，达到功率恢复的目的，不影响太阳能电站的正常发电，提高了PID恢复装置的适用范围，提高了PID恢复装置的使用安全可靠性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明中PID恢复装置的内部结构示意图。
图中：1.太阳能电池组件阵列，2.汇流箱，3.直流配电柜，4.逆变器，5.交流配电柜，6.变压器，7.PID恢复装置，71.控制器，72.通断开关，73.高压电源，74.蓄电池接口，75.触摸屏，76.报警装置，8.辐照计。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述。
如图1、图2所述的实施例中，太阳能电站PID恢复系统，包括若干太阳能电池组件阵列1、若干汇流箱2、直流配电柜3、PID恢复装置7、逆变器4、交流配电柜5和变压器6，若干太阳能电池组件阵列1以并联的方式连接到一个汇流箱2中，若干汇流箱2以并联的方式连接到直流配电柜3，直流配电柜3、逆变器4、交流配电柜5和变压器6依次连接，PID恢复装置7包括高压电源73、通断开关72、控制器71、蓄电池接口74、时钟、辐照计8、报警装置76和触摸屏75，蓄电池接口74与高压电源73连接，高压电源73通过通断开关72与控制器71连接，时钟、辐照计8、报警装置76和触摸屏75分别与控制器71连接，通断开关72上设有电源低压输出端和电源高压输出端，电源低压输出端与太阳能电池组件阵列1的边框或者支架连接，电源高压输出端与直流配电柜3或汇流箱2中的负极端连接，控制器71上设有检测低压输入端和检测高压输入端，检测低压输入端和检测高压输入端分别连接汇流箱2或者直流配电柜3的负极端和正极端。本实施例中，电源高压输出端与直流配电柜3中的负极端连接，检测低压输入端和检测高压输入端分别连接直流配电柜3的负极端和正极端。
本发明中，太阳能电站将太阳能电池组件阵列1发的直流电依次通过汇流箱2、直流配电柜3和逆变器4使之变为交流电，然后将交流电经过交流配电柜5和变压器6接入电网。PID恢复装置7中的控制器71控制通断开关72的开启与关闭，而触摸屏75用于实时的对控制器71进行指令控制。
控制方式一：通过触摸屏75事先设置好高压电源73的开启和关闭的时间控制值，然后控制器71实时读取时钟信号，当时钟信号满足事先设定的时间控制值时，控制器71控制通断开关72使其闭合，同时通过时钟、通断开关72与控制器71相配合的控制手段，保证了该恢复系统工作的时间段内，太阳能电池组件阵列1没有发电，该恢复系统实现自动控制，实现白天停止、夜晚工作的状态，不影响太阳能电站的正常发电。
控制方式二：通过触摸屏75对控制器71预设合理的正负极间电压值，检测汇流箱2或者直流配电柜3的正负极电压值，使其与预设的正负极间电压值比较，当正负极间电压低于设定值时，控制器71通过通断开关72使得高压电源73开启；当正负极间电压高于设定值时，控制器71通过通断开关72使得高压电源73关闭。
控制方式三：通过触摸屏75对控制器71预设合理的辐照值，实时接收辐照计8发送的辐照值信号，使其与预设的辐照值比较，当辐照计8所获得的辐照值低于设定值时，认为辐照强度不能再使太阳能电池组件阵列1发电，控制器71通过通断开关72使得高压电源73开启；当辐照计8所获得的辐照值高于设定值时，控制器71通过通断开关72使得高压电源73关闭。
高压电源73通过电源低压输出端和电源高压输出端接入到太阳能电池组件阵列1中，通过对太阳能电池组件阵列1施加反向电压，使太阳能电池片表面的电荷能够反向移动，达到功率恢复的目的，
同时，为了保证PID恢复装置7的安全有效运行，PID恢复装置7还设有过压、欠压、过流报警功能。过压报警是当输出电压超出设定电压一定的值后，PID恢复装置7将会自动切断电源。欠压报警是当输出电压低于设定电压一定的值后，PID恢复装置7将会自动切断电源。过流报警是当输出电流超过一定的值后，PID恢复装置7将会自动切断电源。过压报警值、欠压报警值、过流报警值都可以在触摸屏75上设定，并且报警信息可以显示在触摸屏75上。

Claims (4)

1.太阳能电站PID恢复系统，其特征是，包括若干太阳能电池组件阵列(1)、若干汇流箱(2)、直流配电柜(3)、PID恢复装置(7)、逆变器(4)、交流配电柜(5)和变压器(6)，所述的若干太阳能电池组件阵列(1)以并联的方式连接到一个汇流箱(2)中，若干汇流箱(2)以并联的方式连接到直流配电柜(3)，所述的直流配电柜(3)、逆变器(4)、交流配电柜(5)和变压器(6)依次连接，所述的PID恢复装置(7)包括高压电源(73)、通断开关(72)、控制器(71)、时钟和触摸屏(75)，所述的高压电源(73)通过通断开关(72)与控制器(71)连接，所述的时钟和触摸屏(75)分别与控制器(71)连接，所述的通断开关(72)上设有电源低压输出端和电源高压输出端，所述的电源低压输出端与太阳能电池组件阵列(1)的边框或者支架连接，所述的电源高压输出端与直流配电柜(3)或汇流箱(2)中的负极端连接，所述的PID恢复装置(7)还包括辐照计(8)，所述的辐照计(8)与控制器(71)连接。
2.根据权利要求1所述的太阳能电站PID恢复系统，其特征是，所述的PID恢复装置(7)还包括蓄电池接口(74)，所述的蓄电池接口(74)与高压电源(73)连接。
3.根据权利要求1或2所述的太阳能电站PID恢复系统，其特征是，所述的控制器(71)上设有检测低压输入端和检测高压输入端，所述的检测低压输入端和检测高压输入端分别连接汇流箱(2)或者直流配电柜(3)的负极端和正极端。
4.根据权利要求1或2所述的太阳能电站PID恢复系统，其特征是，所述的PID恢复装置(7)还包括报警装置(76)，所述的报警装置(76)与控制器(71)连接。
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