CN105915177A - 一种晶体硅光伏电站pid在线检测方法 - Google Patents
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Abstract
一种晶体硅光伏电站PID在线检测方法，在太阳照射下，将由晶体硅太阳电池组件串联成的光伏阵列子串置于开路，打开该光伏阵列子串每一块组件的接线盒，分别测量每一块组件的开路电压及连接有旁路二极管的电池串的开路电压，如果同时存在：(1)光伏阵列子串中从中间部位一块组件开始，到光伏阵列子串负极的最后一块组件结束，其开路电压越来越小；(2)光伏阵列子串中从中间一块组件开始，到光伏阵列子串负极的最后一块组件结束，靠近边框的两个电池串的开路电压小于中间部位电池串的开路电压，则该光伏电站出现了PID衰减；否则，不存在PID衰减。本发明准确性高，利用该方法在现场进行电压测量就可以及早发现光伏电站是否发生了PID。
Description
技术领域
本发明属于太阳能光伏发电技术领域，涉及一种晶体硅光伏电站PID在线检测方法。
背景技术
太阳能光伏发电是未来的支柱能源。目前，晶体硅光伏电站是太阳能光伏发电的主要形式，晶体硅光伏电站中的发电基本单元是晶体硅太阳电池组件，晶体硅太阳电池组件是由单晶硅或多晶硅太阳电池串联、封装而成的发电构件。
由于单块的晶体硅太阳电池组件工作电压不到50伏，为了提高光伏电站的发电效率，通常在建设电站时，将多个晶体硅太阳电池组件正负极互相串联，形成一个子串，达到提高系统工作电压的目的，为了安全，通常将晶体硅太阳电池组件的铝边框接地。再将各子串的输出直流高压接入汇流箱，通过汇流箱将各子串并联。最后将汇流箱的直流输出接入并网逆变器，通过并网逆变器将太阳电池组件发出的直流电转换成交流电。这样对子串的下半部分组件而言，铝边框相对于组件里的电池呈现正电压，该电压会导致电势诱导衰减，即PID效应。最近几年，在有些光伏电站上发现了PID效应，该效应严重时会导致整个光伏电站发电能力大幅下降，甚至报废。PID效应发生的机理至今尚不明确，为了及早发现并抑制该效应，人们发明了各种检测方法，如采用红外热像仪检测、电致发光及太阳模拟器等仪器设备检测。但这些方法复杂。
红外热像仪检测方法是采用红外相机在光照充分且稳定时观察处于工作状态的太阳电池组件。在组件的红外图片中如果观察到有温度较高的电池片即组件中有发热的电池片，则认为组件发生了PID效应。事实上，组件中性能退化的电池片在工作时也比组件中别的电池温度更高，因此个别电池发热不是发生PID的充分条件，采用红外热像仪不能准确判断一个电站是否发生了PID。
电致发光是将可疑的组件从电站上拆下来，给组件加正电压，观察组件中各电池片的明暗程度。如果组件中有电池片明显发暗，则认为该组件发生了PID。事实上，组件中性能退化的电池片在加正电压时也比组件中别的电池发光程度要暗，因此个别电池发暗也不是发生PID的充分条件，采用电致发光也不能准确判断一个电站是否发生了PID。
太阳模拟器可以用来测量组件的功率输出，如果在测试过程中发现组件的功率衰减超过20％，且采用电致发光发现许多电池片发暗，则该电站发生了PID效应。但采用太阳模拟器测量功率，必须将组件从现场拆卸并运回工厂才能检测，另外还需结合电致发光来综合判断。
因此，迫切需要找到一种在现场检测PID效应的简单方法。
发明内容
为了克服现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种晶体硅光伏电站PID在线检测方法，该方法在现场进行电压测量就可以及早发现光伏电站是否发生了PID，并及时做好防范措施，省时省力，节约运行成本。
为实现上述目的，本发明采用如下的技术方案：
一种晶体硅光伏电站PID在线检测方法，在太阳照射下，将由晶体硅太阳电池组件串联成的光伏阵列子串置于开路，打开该光伏阵列子串每一块组件的接线盒，分别测量每一块组件的开路电压及连接有旁路二极管的电池串的开路电压，并记录，如果同时存在：(1)光伏阵列子串中从中间部位一块组件开始，到光伏阵列子串负极的最后一块组件结束，其开路电压越来越小；(2)光伏阵列子串中从中间一块组件开始，到光伏阵列子串负极的最后一块组件结束，每一块组件中，靠近边框的两个电池串的开路电压小于中间部位电池串的开路电压，则该光伏电站出现了PID衰减；否则，不存在PID衰减。
所述开路电压均是采用数字万用表或指针式万用表测量。
所述太阳的辐射强度为600W/m2-1000W/m2。
所述太阳的辐射强度采用太阳辐射计测量。
所述晶体硅太阳电池组件中的电池为多晶硅太阳电池或单晶硅太阳电池。
所述晶体硅太阳电池组件中的电池的个数为54、60或72。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果：本发明通过将光伏阵列子串置于开路，打开该子串每一个组件的接线盒，测量每一块组件的开路电压及每一块组件中三个电池串的开路电压，若同时存在以下两个条件：(1)阵列子串中从中间一块组件开始，到阵列子串负极的最后一块组件结束，其开路电压越来越小；(2)阵列子串中从中间一块组件开始，到阵列子串负极的最后一块组件结束，每一块组件中，靠近边框的两个电池串的开路电压小于中间电池串的开路电压，则该光伏电站出现了PID衰减，那么就应该加装抗PID电源。本发明通过对该方法验证，该方法准确性高，利用该方法在现场进行电压测量就可以及早发现光伏电站是否发生了PID，若是发生PID衰减可及时做好防范措施。本发明不用购买昂贵的外红热像仪设备，也不用拆卸组件至实验室进行功率测试和电致发光判断，所以本发明省时省力，节约运行成本。
附图说明
图1为光伏电站中任一子串的电气连接图。
图2为图中圆圈处放大图。
其中，1是多晶硅太阳电池片，2是组件正极，3是组件负极，4是旁路二极管，5是太阳电池组件，6是接地线，7是边框。
具体实施方式
下面结合附图通过具体实施例进行说明。
一种晶体硅光伏电站PID在线检测方法为：在天气晴好，太阳光比较稳定的中午，采用太阳辐射计测量太阳辐射在600W/m2-1000W/m2左右，且在测量的时间段内变化较小。
将由晶体硅太阳电池组件串联成的光伏阵列子串置于开路，打开该光伏阵列子串每一块组件的接线盒，采用数字万用表或指针式万用表分别测量每一块组件的开路电压及连接有旁路二极管的电池串的开路电压，并记录，如果同时存在：(1)光伏阵列子串中从中间部位一块组件开始(针对奇数个串联的太阳电池组件时，中间部位一块组件具体指最中间的组件，若是偶数个串联的太阳电池组件，则中间部位一块组件具体指中间的组件，比如，20个电池组件时，中间部位一块组件指的是第11块组件)，到光伏阵列子串负极的最后一块组件结束，其开路电压越来越小；(2)光伏阵列子串中从中间一块组件开始，到光伏阵列子串负极的最后一块组件结束，每一块组件中，靠近边框7的两个电池串(靠近边框的两个电池串是指位于中间部位电池串两侧的靠近边框的两个电池串)的开路电压小于中间部位电池串的开路电压，则该光伏电站出现了PID衰减；否则，不存在PID衰减。
所述晶体硅太阳电池组件中的电池为多晶硅太阳电池或单晶硅太阳电池，并且晶体硅太阳电池组件中的电池的个数为54、60或72。
下面通过具体实施例进行说明。
本发明中的太阳电池组件由若干单晶硅太阳电池或多晶硅太阳电池串联而成。下面以60片太阳电池串联构成的太阳电池组件为例说明，为了防止热斑效应，每20片太阳电池接入一个旁路二极管。
在一个电站中，通常将若干个组件串联成一个子串，多个子串并联组成一个阵列来发电。
图1和图2为一个大型光伏电站的电气连接图，参见图1和图2，该电站的子串由20个260W多晶硅组件串联而成。每一块太阳电池组件5由60片156mm×156mm多晶硅太阳电池片1串联、封装而成，组件带有组件正极2和组件负极3，以及每20片太阳电池接入一个旁路二极管4，太阳电池组件5通过边框7与接地线6相连；组件的机械尺寸为1640mm×992mm×35mm，组件在标准测试条件下的电性能参数如下：
开路电压：37.7V；
短路电流：8.78A
最佳工作电压：31.5V；
最佳工作电流：7.94A；
组件最大输出功率：260W
最大熔丝电流：15A
短路电流(Isc)温度系数：(0.065±0.015)％/℃
开路电压(Voc)温度系数：-0.33％/℃
功率的温度系数：-(0.43±0.05)％/℃
按上述方法用数字万用表测量各组件及每一块组件中三个电池串的开路电压，把测量值依次填入表1和表2：
表1为子串中第11到第20块组件的开路电压
表2为子串中第11到第20块组件中各电池串的开路电压
通过表1和表2可以看出：该子串中从组件11到组件20，组件的开路电压依次减小，且每一块组件中左电池串和右电池串的开路电压都小于中间电池串的电压。据此就可以判断：该电站出现了PID效应。
对上述检测方法进行验证：把用该方法检测出的PID组件进行标识，并利用红外热像仪进一步验证，再将该组件拆卸运回实验室，进行功率、电致发光检测，经过多次反复验证，发现该检测方法是判断电站是否发生PID的充分必要条件。利用该方法在现场进行电压测量就可以及早发现光伏电站是否发生了PID，并及时做好防范措施。不用购买昂贵的外红热像仪设备，也不用拆卸组件至实验室进行功率和电致发光判断，所以本发明省时省力，节约运行成本。
Claims (6)
1.一种晶体硅光伏电站PID在线检测方法，其特征在于，在太阳照射下，将由晶体硅太阳电池组件串联成的光伏阵列子串置于开路，打开该光伏阵列子串每一块组件的接线盒，分别测量每一块组件的开路电压及连接有旁路二极管的电池串的开路电压，并记录，如果同时存在：(1)光伏阵列子串中从中间部位一块组件开始，到光伏阵列子串负极的最后一块组件结束，其开路电压越来越小；(2)光伏阵列子串中从中间一块组件开始，到光伏阵列子串负极的最后一块组件结束，每一块组件中，靠近边框的两个电池串的开路电压小于中间部位电池串的开路电压，则该光伏电站出现了PID衰减；否则，不存在PID衰减。
2.根据权利要求1所述的一种晶体硅光伏电站PID在线检测方法，其特征在于，所述开路电压均是采用数字万用表或指针式万用表测量。
3.根据权利要求1所述的一种晶体硅光伏电站PID在线检测方法，其特征在于，所述太阳的辐射强度为600W/m2-1000W/m2。
4.根据权利要求3所述的一种晶体硅光伏电站PID在线检测方法，其特征在于，所述太阳的辐射强度采用太阳辐射计测量。
5.根据权利要求1所述的一种晶体硅光伏电站PID在线检测方法，其特征在于，所述晶体硅太阳电池组件中的电池为多晶硅太阳电池或单晶硅太阳电池。
6.根据权利要求1或5所述的一种晶体硅光伏电站PID在线检测方法，其特征在于，所述晶体硅太阳电池组件中的电池的个数为54、60或72。
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