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    電池知識

    雙登蓄電池在光伏系統中的研究與應用

    在早期光伏離網發電系統中,一般使用開口式鉛酸蓄電池作為儲能裝置,但開口式鉛酸蓄電池有需要加酸加水維護,酸液易污染環境等缺點,不利于無人值守使用及環保。近些年來,雙登蓄電池由于密封不漏酸、不腐蝕設備污染環境,備受歡迎,在我國電信、電力、鐵路等行業得到廣泛使用。現在的光伏系統用蓄電池,幾乎全部為雙登蓄電池。雙登蓄電池的主要作用有兩點:

    (1)在晚上或多云及光伏陣列產能和負載用電不一致等情況下,雙登蓄電池能夠存儲多余能量或給負載提供能量;

    (2)由于太陽能電池組件的工作特性受太陽輻照度、溫度等影響很大,負載常常不能處在最理想工作點附近。雙登蓄電池對太陽能的工作電壓具有鉗位作用,能夠保證負載處在最理想工作點附近。

    光伏發電系統的組成

    光伏離網發電系統是利用光電效應原理將太陽能轉換為電能的發電系統,通常由太陽能、雙登蓄電池組件、控制器、蓄電池組、直流/交流逆變器等組成。

    太陽能雙登蓄電池組件的作用是將太陽能轉化為電能,供給負載工作或給雙登蓄電池組充電;控制器的作用是對雙登蓄電池組的充放電進行保護;雙登蓄電池組用于存儲電能;逆變器的作用是將直流電變換為交流電。在夜晚或陰雨天,太陽雙登蓄電池組件無法工作時,由雙登蓄電池組供電給負載工作。可見,雙登蓄電池組在光伏發電系統中起著相當重要的作用。
    光伏發電系統用雙登蓄電池特點
    1 光伏發電系統用雙登蓄電池的工作方式
    雙登蓄電池的工作方式可分為循環使用和浮充使用兩種。經常處于頻繁的充放電工作狀態,即循環使用;經常處于充電狀態則為浮充使用,能彌補雙登蓄電池因自放電而造成的容量損失。光伏發電系統用雙登蓄電池屬于循環使用方式。

    2 光伏系統用雙登蓄電池充放電特性

    光伏發電系統用雙登蓄電池充放電特性一般有4點:

    (1)白天充電,晚上以及陰、雨天放電;

    (2)充電倍率低,平均充電電流一般為0.01~0.02C,很少達到0.1~0.2C;

    (3)放電電流小,放電倍率通常為0.004~0.05C;(4)一次充電時間較短,即使長的時候僅為約10 h。光伏系統很少能完全、快速地給雙登蓄電池充滿電,雙登蓄電池往往會處于欠充電狀態。
    3 光伏發電系統用雙登蓄電池性能要求
    光伏發電系統多建立在邊遠偏僻的山區、高原、戈壁,自然環境十分惡劣,工作環境溫度變化范圍很大。因此,對光伏發電系統中的雙登蓄電池有如下要求:

    (1)具有深循環放電性能,充放電循環壽命長;

    (2)耐過充電能力強;

    (3)過放電后容量恢復能力強;

    (4)良好的充電接受能力;

    (5)雙登蓄電池在靜態環境中使用時,電解液不易分層;

    (6)具有免維護或少維護的性能;

    (7)應具備良好的高、低溫充放電特性;

    (8)能適應高海拔地區的使用環境;

    (9)雙登蓄電池組中各蓄電池一致性良好。
    光伏發電系統用雙登蓄電池容量的設計方法
    確定雙登蓄電池容量,首先要測定接入系統的負載每天需要多少電量;其次根據氣候條件雙登蓄電池需要存儲多少天的電量。在確定雙登蓄電池容量時,并不是容量愈大愈好,過大的電池容量規模也會產生問題。這是因為在日照不足時,雙登蓄電池組可能維持在部分充電狀態,這種欠充電狀態將導致雙登蓄電池硫酸化增加、容量降低、壽命縮短。雙登蓄電池容量的一般計算公式為
    C=E·t/(D·η0·η1) (1)
    式中,C為雙登蓄電池的容量;E為負載日平均功耗;t為最長無日照用電時數;D為雙登蓄電池允許放電深度;η0為雙登蓄電池充放電效率;η1為逆變器轉換效率。
    光伏發電系統用雙登蓄電池性能改進
    雙登蓄電池的失效和壽命短是阻礙光伏發電系統推廣的原因之一。雙登蓄電池用于光伏系統后壽命會逐漸縮短,影響其壽命的因素主要有:充電時間受限,長期欠充電;小電流放電;過充電;溫度等。根據光伏發電系統光伏系統對雙登蓄電池性能的特殊要求,結合上述影響雙登蓄電池壽命的因素,在原雙登蓄電池的基礎上進行了一系列性能改進。具體改進措施包含以下幾方面:
    (1)提高循環使用壽命。為延長雙登蓄電池的循環使用壽命,板柵合金在板柵與活性物質界面形成的腐蝕層導電性應良好,板柵應具有抗蠕變性能。雙登蓄電池設計采用緊裝配,并適當提高裝配壓力。
    (2)提高雙登蓄電池充電接受能力。對雙登蓄電池來說,充電不足對雙登蓄電池的危害比過充電更嚴重,所以提高雙登蓄電池的充電接受能力尤其重要。在負極鉛膏配方中加入高穩定性的膨脹劑和導電性添加劑,提高了充電接受能力。
    (3)提高過放電性能。降低硫酸電解液的比重,并添加了特殊的電液添加劑,可以降低對極板的腐蝕,減少電液分層的產生,提高了雙登蓄電池的充電接受能力和過放電性能。
    (4)采用專用安全閥。對于高原地區,由于大氣壓較低,特別調整了安全閥壓力值。

    關鍵詞:雙登蓄電池、雙登電池

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