Cách khắc phục lỗi PID – Potential Induced Degradation

Hệ thống điện mặt trời của bạn đang hoạt động kém hiệu quả ? Sản lượng điện sụt giảm nghiêm trọng dù trời vẫn nắng tốt và tấm pin đã được vệ sinh sạch sẽ ? Rất có thể, hệ thống của bạn đang phải đối mặt với lỗi PID (Potential Induced Degradation).

Đây là một “kẻ thù thầm lặng”, có khả năng ăn mòn hiệu suất và làm giảm công suất của các tấm pin chỉ sau 2-4 năm vận hành. Với tư cách là chuyên gia trong ngành, DAT Group sẽ phân tích sâu về nguyên nhân và cách khắc phục lỗi PID một cách toàn diện, giúp bạn bảo vệ khoản đầu tư dài hạn của mình.

1. Hiện tượng PID là gì ?

PID là viết tắt của cụm từ kỹ thuật Potential Induced Degradation, có nghĩa là “Sự suy hao hiệu suất điện áp phân cực”.

Nói một cách dễ hiểu, đây là hiện tượng suy giảm công suất của các tấm pin PV gây ra bởi sự chênh lệch điện áp cao. Cụ thể, đó là sự chênh lệch lớn về điện áp âm giữa các cell pin và khung nhôm của tấm pin.

Trong một chuỗi pin mặt trời, các tấm pin PV được nối nối tiếp với nhau. Tấm pin ở gần cực dương của chuỗi có thể có điện áp +300V hoặc +400V, nhưng tấm pin ở gần cực âm sẽ có điện áp -300V hoặc -400V.

2. Các loại lỗi PID phổ biến [1]

Dưới đây là hai cơ chế chính của hiện tượng suy hao hiệu suất do điện áp phân cực:

Hiện tượng PID-s: 

Dạng suy hao này chủ yếu xuất hiện tại các tấm pin nằm ở gần cực âm của chuỗi. Tại đây, sự chênh lệch điện áp âm cao (ví dụ, -200V) giữa các cell pin và khung nhôm được nối đất (0V) sẽ tạo ra một lực điện trường mạnh. 

Lực này “kéo” các ion dương, đặc biệt là ion Natri (Na+) có trong lớp kính cường lực, di chuyển và xâm nhập vào bên trong tế bào quang điện. Quá trình di cư ion này gây ra hiện tượng ăn mòn điện hóa ngay trên cell pin, dẫn đến sự suy giảm công suất nghiêm trọng.

Hiện tượng PID-p: 

Cơ chế này liên quan đến sự rò rỉ dòng điện do điện áp cao. Khi điện áp hệ thống lớn, các electron có xu hướng bị “rút” ra khỏi cell pin, di chuyển ra ngoài khung và bị thất thoát xuống đất. 

Quá trình này làm hao hụt lượng electron hữu ích đáng lẽ phải tham gia vào việc tạo ra dòng điện, từ đó gây suy giảm hiệu suất của tấm pin.

3. Nguyên nhân gây ra lỗi PID

Lỗi PID không tự nhiên sinh ra từ một nguyên nhân duy nhất. Nó là kết quả của một “cơn bão hoàn hảo” sự kết hợp của cả 3 yếu tố: Thiết kế hệ thống, chất lượng tấm pin và môi trường.

3.1. Tác động của inverter không biến áp đến hiện tượng PID

Đây là yếu tố “khởi xướng” quan trọng nhất.

• Inverter có biến áp (Cũ): Các inverter thế hệ cũ thường có một biến áp cách ly. Chúng cho phép kỹ sư nối đất cực âm của chuỗi pin DC. Khi cực âm được nối đất, điện áp của nó luôn là 0V, do đó không bao giờ có điện áp âm cao.
• Inverter không biến áp: Các inverter hiện đại đều là loại TL. Chúng hiệu quả hơn, nhẹ hơn, rẻ hơn, nhưng chúng không cho phép nối đất cực âm DC.
• Vấn đề: Khi cực âm “thả nổi”, điện áp của nó sẽ dao động và thường xuyên ở mức âm rất cao so với đất. 

3.2. Ảnh hưởng từ đặc tính kỹ thuật của tấm pin

Nếu inverter là “súng”, thì chất lượng tấm pin chính là “đạn”. Một tấm pin chất lượng kém sẽ dễ bị PID hơn nhiều.

• Kính cường lực: Hầu hết kính làm pin mặt trời là loại kính soda-lime, có chứa một lượng lớn ion Natri (Na+). Đây là thủ phạm chính gây ra lỗi PID-p.
• Lớp EVA (Ethylene Vinyl Acetate): Đây là lớp keo dán giữa kính và cell pin. Nếu lớp EVA có điện trở suất thấp, nó sẽ cho phép các ion Na+ di chuyển từ kính vào cell pin một cách dễ dàng. EVA chất lượng cao có điện trở suất lớn, hoạt động như một “hàng rào” cách điện tốt hơn.
• Lớp ARC (Lớp chống phản xạ): Chất lượng của lớp phủ này ảnh hưởng trực tiếp đến hiện tượng PID-s.

3.3. Yếu tố môi trường

Độ ẩm trong không khí hoặc đọng sương trên bề mặt tấm pin tạo ra một lớp màng nước mỏng. Lớp màng này làm tăng tính dẫn điện trên bề mặt, cho phép dòng rò rỉ chạy từ cell pin ra khung nhôm dễ dàng hơn, thúc đẩy quá trình PID diễn ra nhanh hơn.

Nhiệt độ cao cung cấp năng lượng cho các ion, khiến chúng kích động và di chuyển linh hoạt hơn. Sự kết hợp giữa nhiệt độ cao và độ ẩm cao là điều kiện lý tưởng cho lỗi PID bùng phát.

4. Giải pháp phòng ngừa lỗi PID

Dưới đây là ba tuyến phòng thủ then chốt mà mọi chủ đầu tư và đơn vị thi công cần ưu tiên:

• Lựa chọn tấm pin có khả năng kháng PID cao: Đây là yếu tố vật liệu cốt lõi. Ưu tiên hàng đầu là sử dụng các tấm pin quang điện đã được chứng nhận “PID Free” hoặc “PID Resistant” theo các tiêu chuẩn quốc tế nghiêm ngặt.
• Sử dụng Inverter có công nghệ chống PID: Inverter là trái tim quyết định điện áp của hệ thống. Giải pháp tối ưu là chọn một trong hai loại sau:
  1. Inverter có biến áp: Cho phép nối đất cực âm của chuỗi pin, triệt tiêu hoàn toàn điện áp âm và loại bỏ nguyên nhân gây PID.
  2. Inverter không biến áp: Lựa chọn các dòng inverter hiện đại có tích hợp sẵn chức năng Anti-PID.
• Thiết kế và thi công hệ thống đạt chuẩn kỹ thuật: Chất lượng thi công, đặc biệt là hệ thống tiếp địa. Cần đảm bảo toàn bộ khung kim loại của tấm pin và hệ thống giá đỡ được kết nối với nhau và nối đất một cách đồng bộ, đúng tiêu chuẩn. 

5. Các phương pháp khắc phục lỗi PID hiệu quả

Nếu hệ thống của bạn đang bị PID, đừng quá hoảng sợ. Chúng ta có các giải pháp để cứu hệ thống.

Các giải pháp này tập trung vào việc đảo ngược điện áp vào ban đêm để “chữa trị” cho các tấm pin.

Kiểm tra và kích hoạt chức năng Anti-PID trên Inverter:

• Nhiều inverter hiện đại đã có sẵn chức năng này, nhưng có thể nó đang bị tắt trong cài đặt gốc.
• Hãy liên hệ với đơn vị lắp đặt hoặc kỹ sư chuyên nghiệp để truy cập vào cài đặt của inverter và kích hoạt chức năng “PID Recovery” hoặc “Anti-PID”.
• Đây là cách khắc phục đơn giản và rẻ tiền nhất nếu inverter của bạn có hỗ trợ.

Lắp đặt thiết bị Phục hồi PID (PID Box) bên ngoài:

• Nếu inverter của bạn là đời cũ và không có chức năng Anti-PID, bạn có thể mua một thiết bị gọi là “PID Box”.
• Thiết bị này được lắp đặt song song với hệ thống inverter.
• Vào ban đêm, PID Box sẽ tự động kích hoạt, lấy điện AC từ lưới và tạo ra một điện áp DC dương cao đặt vào các chuỗi pin để “chữa” PID.

Cải thiện hệ thống tiếp địa:

• Tiến hành đo đạc và kiểm tra lại toàn bộ hệ thống tiếp địa. Đảm bảo điện trở đất đạt tiêu chuẩn.
• Việc này không phục hồi được PID đã xảy ra, nhưng sẽ làm chậm đáng kể quá trình suy thoái tiếp diễn.

6. Quy trình cập nhật chương trình cơ sở DSP

Đây là một thao tác kỹ thuật chuyên sâu, thể hiện rõ tính chuyên môn và là một phần của việc khắc phục lỗi.

DSP (Digital Signal Processor) là bộ vi xử lý tín hiệu số, được coi là “bộ não” của inverter. Các nhà sản xuất inverter liên tục cải tiến thuật toán của họ, bao gồm cả thuật toán Anti-PID.

Việc cập nhật chương trình cơ sở cho DSP có thể:

• Bổ sung thêm tính năng Anti-PID mà phiên bản cũ không có.
• Tối ưu hóa thời gian, thời lượng và mức điện áp phục hồi PID cho hiệu quả hơn.
• Sửa các lỗi vận hành khác có thể vô tình làm tăng nguy cơ PID.

Quy trình cập nhật:

Cảnh báo an toàn: Tuyệt đối không tự ý thực hiện. Quy trình này liên quan đến điện áp cao và có thể làm hỏng inverter nếu sai thao tác. Luôn liên hệ với đơn vị lắp đặt hoặc đại diện hãng.

• Chuẩn bị: Kỹ thuật viên xác định đúng model inverter và phiên bản firmware hiện tại.
• Tải Firmware: Truy cập cổng thông tin kỹ thuật của nhà sản xuất (ví dụ: Solis, GoodWe, SMA) và tải xuống tệp firmware DSP mới nhất cho đúng model.
• Kết nối: Kết nối máy tính xách tay với inverter thông qua cổng giao tiếp (RS485, USB, hoặc Wi-Fi).
• Sử dụng phần mềm chuyên dụng: Mở phần mềm bảo trì của hãng (ví dụ: SolarWb, ProMate).
• Chạy cập nhật: Chọn tệp DSP và bắt đầu quá trình cập nhật. Quá trình này mất khoảng 5-15 phút.
• Quan trọng: Không được ngắt kết nối hoặc ngắt nguồn điện của inverter trong suốt thời gian này.
• Khởi động lại và xác minh: Sau khi cập nhật thành công, inverter sẽ tự khởi động lại. Kỹ thuật viên sẽ kiểm tra lại phiên bản firmware và vào menu cài đặt để cấu hình chức năng Anti-PID (nếu có).

7. FAQ – Các câu hỏi thường gặp về lỗi PID

Chúng tôi đã tổng hợp các câu hỏi phổ biến nhất từ khách hàng về vấn đề nan giải này.

7.1. Lỗi PID có thể hoàn toàn phục hồi không?

Câu trả lời là: Tùy loại.

• PID-s: Có. Loại lỗi này có thể được phục hồi gần như 100% bằng các biện pháp phục hồi vì nó không gây hư hỏng vật lý cho cell pin.
• PID-p: Không. Khi các ion Natri đã xâm nhập và tạo ra các đường rẽ trong cell pin, đó là hư hỏng vĩnh viễn. Các biện pháp khắc phục chỉ có thể:
  1. Ngăn chặn lỗi trở nên tồi tệ hơn.
  2. Phục hồi một phần sản lượng đã mất.
  3. Phục hồi hoàn toàn các tấm pin mới chỉ bị PID-s đi kèm.

7.2. Có thể tự xử lý lỗi PID tại nhà không?

Câu trả lời là: Tuyệt đối không.

• Nguy cơ an toàn: Các giải pháp khắc phục PID liên quan đến việc tạo ra điện áp DC dương rất cao vào ban đêm. Đây là điện áp chết người.
• Yêu cầu kỹ thuật: Việc cài đặt PID Box, cập nhật DSP, hoặc cấu hình inverter đòi hỏi kiến thức chuyên sâu về điện và phần mềm của hãng. Sai sót có thể gây hỏng inverter hoặc toàn bộ giàn pin.
• Lời khuyên: Hãy luôn gọi cho đơn vị lắp đặt hoặc một công ty dịch vụ O&M chuyên nghiệp.

7.3. Thời gian phục hồi PID thường mất bao lâu?

Quá trình phục hồi không xảy ra trong 1-2 ngày. Các thiết bị Anti-PID hoạt động hàng đêm, mỗi đêm chữa một chút. Tùy thuộc vào mức độ nghiêm trọng của PID, thời gian để thấy được sự cải thiện rõ rệt về sản lượng có thể mất từ vài tuần đến vài tháng vận hành liên tục.

Chính vì vậy, lỗi PID là một thách thức kỹ thuật nghiêm trọng đối với ngành điện mặt trời, có khả năng làm suy giảm đáng kể hiệu suất và lợi nhuận của nhà đầu tư. Tuy nhiên, đây là một vấn đề đã được hiểu rõ và hoàn toàn có thể kiểm soát được.

Chìa khóa nằm ở phòng ngừa: lựa chọn tấm pin chất lượng cao và inverter thông minh (có chức năng Anti-PID). Nếu hệ thống của bạn không may đã gặp phải sự cố này, cách khắc phục lỗi PID hiệu quả nhất là liên hệ với các chuyên gia để kiểm tra và áp dụng các giải pháp phục hồi chuyên dụng.

Đừng để khoản đầu tư xanh của bạn bị ăn mòn thầm lặng. Nếu bạn nghi ngờ hệ thống của mình đang sụt giảm sản lượng, hãy liên hệ với DAT Group qua site https://datsolar.com/. Chúng tôi cung cấp dịch vụ kiểm tra và kiểm toán hệ thống chuyên nghiệp để chẩn đoán chính xác và đưa ra giải pháp khắc phục tối ưu nhất.

Nguồn tham khảo: 

[1] Mecosun C. T. T. (2021, July 31). Nguyên nhân và Giải pháp khắc phục hiện tượng PID trong mô-đun PV. Công Ty TNHH MECOSUN.