光伏系統(tǒng)對蓄電池性能要求分析

時間：2018-08-05作者：北京菲特斯科技有限公司瀏覽：386

 一． 光伏發(fā)電系統(tǒng)用蓄電池的工作條件：
    在光伏電站使用環(huán)境中，光照條件好時（白天），太陽能電池組件接收太陽光，輸出電能，一部分直流和交流負(fù)載工作，另一部分供給蓄電池充電；光照條件不好時（夜晚或陰雨天），太陽能電池組件無法工作，蓄電池組供電，供給直流或交流負(fù)載，蓄電池是處于循環(huán)狀態(tài)，所以，在這種使用環(huán)境下，蓄電池的壽命為循環(huán)壽命。
    應(yīng)用于光伏系統(tǒng)中的蓄電池的工作條件和蓄電池應(yīng)用在其它場合的工作條件不同。其主要區(qū)別可以概括為以下幾點(diǎn):
    （1）充電率非常小, 由于本錢，位置空間等題目，太陽電池投進(jìn)數(shù)目會受到很大的限制，為了保證電力系統(tǒng)的正常使用，往往提供給蓄電池的充電電力變得十分有限，均勻充電電流一般為0.05C10～0.1C10,很少達(dá)到0.1C10A。
    （2）放電率非常小,太能系統(tǒng)設(shè)計時需要考慮到較大負(fù)載容量，較長后備時間，配置的蓄電池容量較大，而實際使用過程中負(fù)載相對設(shè)計負(fù)載小得多，蓄電池放電率通常為C20～C240,或者較小。
    （3）由于受到自然資源的限制,蓄電池只有在有日照時才能充電:即充電時間受到限制。
    （4）不能按給定的充電規(guī)律對蓄電池進(jìn)行充電。
    二． 光伏發(fā)電系統(tǒng)對VRLA蓄電池的性能要求:
    光伏發(fā)電系統(tǒng)中的蓄電池頻繁處于充電—放電的反復(fù)續(xù)循環(huán)中，由于日照的不穩(wěn)定性，過充電和深放電的不利情況時有發(fā)生，加之光伏發(fā)電系統(tǒng)大部分在西部地區(qū)使用，海拔都在2500M以上。因此，對光伏發(fā)電系統(tǒng)中的蓄電池有如下要求：
    （1）具有深循環(huán)放電性能，充放電循環(huán)壽命長；
    （2）耐過充電能力強(qiáng)；
    （3）過放電后容量恢復(fù)能力強(qiáng)；
    （4）良好的充電接受能力；
    （5）電池在靜態(tài)環(huán)境中使用時，電解液不易分層；
    （6）具有免維護(hù)或少維護(hù)的性能；
    （7）應(yīng)具備良好的高、低溫充放電特性；
    （8）能適應(yīng)高海拔（海拔都在2500M以上）地區(qū)的使用環(huán)境；
    （9）蓄電池組中各蓄電池一致性良好。
    三．影響光伏發(fā)電系統(tǒng)用儲能VRLA蓄電池壽命的因素：
    （1）正極活性物質(zhì)軟化脫落
    VRLA蓄電池在循環(huán)使用條件下,電池的失效主要是由正極活性物質(zhì)(ＰＡＭ)的軟化、脫落所致。
    鉛酸電池循環(huán)過程中,正、負(fù)極活性物質(zhì)經(jīng)歷了可逆的溶解再沉積過程,改變了多孔二氧化鉛電極的結(jié)構(gòu)。尤其對二氧化鉛電極,可能會引起表觀體積的增加,改變顆粒和孔尺寸的分布，多孔二氧化鉛結(jié)構(gòu)中顆粒之間的機(jī)械結(jié)合性能和導(dǎo)電性能降低，隨著循環(huán)的繼續(xù),這種情況還會進(jìn)一步的惡化,結(jié)果使得該區(qū)域的活性物質(zhì)軟化和脫落。
    （2）放電電流對蓄電池壽命影響
    在光伏系統(tǒng)中,蓄電池的放電電流非常小。在小電流條件下形成的PbSO4比大電流條件下形成的PbSO4轉(zhuǎn)化困難得多。這是由于在小電流條件下形成的PbSO4結(jié)晶顆粒要比大電流條件下形成的PbSO4結(jié)晶顆粒粗大，粗大的PbSO4結(jié)晶顆粒減少了PbSO4的有效面積,這樣在再充時加速了較板較化, 導(dǎo)致PbSO4轉(zhuǎn)化困難，隨著循環(huán)的繼續(xù),這種情況還會較加加劇,結(jié)果使得較板充不進(jìn)電，最后導(dǎo)致蓄電池壽命終止。
    （3） 深度放電后蓄電池容量恢復(fù)
    在光伏系統(tǒng)中,蓄電池的放電率要比蓄電池應(yīng)用在其它場合低,通常介于C20～C240，甚至較低。小電流下深度放電意味著較板上的活性物質(zhì)將得到較充分的利用。在很多光伏系統(tǒng)中,通常不會發(fā)生深度放電,除非充電系統(tǒng)出現(xiàn)故障或者持續(xù)長時間的壞天氣。在這種情況下,假如蓄電池得不到及時的再充電,硫化題目將較加嚴(yán)重,進(jìn)一步導(dǎo)致容量損失。
    （4）酸分層對蓄電池壽命影響
    電解液分層現(xiàn)象是由于重力的作用在電池的充放電過程中產(chǎn)生的，即充電時正負(fù)極板表面都產(chǎn)生Ｈ2ＳＯ4,它的密度大,因重力的作用而下沉。在放電時,正負(fù)極板表面均消耗Ｈ2ＳＯ4,故表面液層密度小, 低密度的電解液順著較板間上升,而較群上部高密度的電解液則從較群側(cè)面向下流,電解液活動的結(jié)果造成了上部密度低、下部密度高。分層現(xiàn)象的產(chǎn)生對蓄電池的使用壽命和容量均產(chǎn)生不利影響，加速了板柵的腐蝕和正極活物質(zhì)的脫落,導(dǎo)致負(fù)極板硫酸鹽化。
    （5）電液密度對鉛蓄電池壽命的影響
    電解液的濃度不僅與蓄電池的容量有關(guān)，而且與正極板柵的腐蝕和負(fù)極活性物質(zhì)硫酸鹽化有關(guān)。過高的硫酸濃度加速了正極板柵的腐蝕和負(fù)極活性物質(zhì)硫酸鹽化，并導(dǎo)致失水加劇。
    （6）板柵合金的影響
    VRLA蓄電池，由于長期使用,正極板柵會在電解液的作用下逐步腐蝕并長大,板柵的長大使活物質(zhì)和板柵的結(jié)合性降低,從而導(dǎo)致電池容量逐漸喪失。這種正極板柵的腐蝕和長大主要受板柵的合金組成、電解液密度以及板柵筋條外形等因素的影響。
    在蓄電池充電過程中,板柵和活性物質(zhì)的接口上形成非導(dǎo)電層,這些非導(dǎo)電層或低導(dǎo)電性層在板柵和ＰＡＭ界面引起了高的阻抗,導(dǎo)致充放電時發(fā)熱和板柵四周ＰＡＭ膨脹,從而限制了電池的容量（即所謂的PCL效應(yīng)）。
    （7）較板的厚度的影響
    較板的厚度應(yīng)屬于電池設(shè)計方面的題目，一般來說，較厚較板的循環(huán)壽命要長于較薄較板，而活性物質(zhì)利用率相比之下要差一些。但有利于循環(huán)循環(huán)壽命的延長。
    （8）裝配壓力的影
    裝配壓力對ＶＲＬＡ電池壽命有很大影響,ＡＧＭ隔板彈性差,組裝時,較群不加壓或壓力過小,隔板和較板之間不能保持良好的接觸,電池容量大大下降。
    在循環(huán)過程中，活性物質(zhì)的膨脹、疏松、脫落是電池壽命提前終結(jié)的原因之一，而采用較高的裝配壓力可以防止活性物質(zhì)在深循環(huán)過程中的膨脹。若裝配壓力太低，還會導(dǎo)致隔板過早地與較板分離，引起電液傳輸困難，電池內(nèi)阻迅速增大，輕易導(dǎo)致蓄電池壽命終止。因此，采用較高的裝配壓力是電池具有長循環(huán)壽命的保證。
    （9）溫度的影響
    高溫對蓄電池失水干涸、熱失控、正極板柵腐蝕和變形等都起到加速作用，低溫會引起負(fù)極失效，溫度波動會加速枝晶短路等等，這些都將影響電池壽命。      在一定環(huán)境溫度范圍放電時，使用容量隨溫度升高而增加，隨溫度降低而減小。在環(huán)境溫度10～45℃范圍內(nèi)，鉛蓄電池容量隨溫度升高而增加，如閥控密封鉛蓄電池在40℃下放電電量，比在25℃下放電的電量大10%左右，但是，**過一定溫度范圍，則相反，如在環(huán)境溫度45～50℃條件下放電，則電池容量明顯減小。低溫（<5℃）時，電池容量隨溫度降低而減小，電解液溫度降低時，其粘度增大，離子運(yùn)動受到較大阻力，擴(kuò)散能力降低；在低溫下電解液的電阻也增大，電化學(xué)的反應(yīng)阻力增加，結(jié)果導(dǎo)致蓄電池容量下降。其次低溫還會導(dǎo)致負(fù)極活性物質(zhì)利用率下降，影響蓄電池容量，如電池在-10℃環(huán)境溫度環(huán)境溫度下放電時，負(fù)極板容量僅達(dá)35%額定容量。
    通常情況下，若在25℃條件下使用時，蓄電池的壽命為3年，那么30℃條件下使用時，就下降至2.5年；40℃時就下降至1.5年。即以25℃為基準(zhǔn)，每升高10℃，其使用壽命縮短一半
    四．光伏系統(tǒng)用儲能VRLA蓄電池的設(shè)計實踐
    根據(jù)光伏系統(tǒng)用蓄電池的工作條件以及對光伏系統(tǒng)用蓄電池性能的特殊要求，結(jié)合上述影響蓄電池壽命的因素，在原VRLA蓄電池的基礎(chǔ)上進(jìn)行了一系列的研究和技術(shù)改進(jìn)，設(shè)計開發(fā)了光伏系統(tǒng)**VRLA蓄電池。具體改進(jìn)措施包含以下幾方面：
    （1）板柵合金：采用了適合與循環(huán)使用鉛銻或者鉛鎘板柵合金，既能防止較板在使用過程中腐蝕增長，又可消除板柵和活性物質(zhì)的界面上的阻擋層，杜盡了早期容量衰減。其充電效率和深放電后的恢復(fù)性能都很理想。由于鎘為有毒元素，現(xiàn)在限制使用。但由于鉛銻合金電池，失水嚴(yán)重，現(xiàn)在一般做成開口式蓄電池需要定期補(bǔ)水，需要職員定期維護(hù)。
    （2）板柵結(jié)構(gòu)：采用了特殊的板柵結(jié)構(gòu)，可防止因板柵增長而導(dǎo)致蓄電池?fù)p壞，并增加了板柵的厚度，以延長蓄電池的使用壽命?，F(xiàn)在常用管式正極板柵設(shè)計，有限解決了因活性與板柵之間接觸不好的題目。
    （3）鉛膏：在正、負(fù)鉛膏中，添加能增加導(dǎo)電性的添加劑，如石墨、乙炔黑等，并改進(jìn)和膏工藝和固化工藝，進(jìn)步了蓄電池的充電接受能力、過放電后容量恢復(fù)能力和深循環(huán)壽命。
    （4）裝配壓力：進(jìn)步了電池的裝配壓力，以進(jìn)步蓄電池的循環(huán)使用壽命。采用了高強(qiáng)度緊裝配技術(shù)，確保蓄電池緊裝配壓力得以實現(xiàn)。
    （5）電解液：降低了硫酸電解液的比重，并添加了特殊的電液添加劑，可以降低對較板的腐蝕，減少電液分層的產(chǎn)生，進(jìn)步了電池的充電接受能力，和過放電性能。
    （6）雜質(zhì)的控制：對各種材料的雜質(zhì)（如Sb、Fe、Ni等）進(jìn)行嚴(yán)格的控制，特別是合金中雜質(zhì)的控制，降低了電池的自放電，杜盡了負(fù)極總線腐蝕現(xiàn)象的發(fā)生。
    （7）正負(fù)活性物質(zhì)的配比：針對光伏系統(tǒng)用儲能VRLA蓄電池的充放電特點(diǎn)，調(diào)整了正負(fù)活性物質(zhì)的配比，進(jìn)步蓄電池的循環(huán)壽命。
    （8）安全閥：對安全閥還考慮了海拔2500m以上的高原天氣的影響，特別調(diào)整了開閉閥壓力，采用**安全閥。
    （9） 電池結(jié)構(gòu)：降低了電池總高度。采用用矮型結(jié)構(gòu)生產(chǎn)，可以大大降低由于電液分層現(xiàn)象導(dǎo)致蓄電池的使用壽命和容量受到不利影響。但由于膠體電池不易出現(xiàn)電解液分層現(xiàn)場，無此限制。
    （10）蓄電池各單體電池的一致性：這里提到的一致性不僅是指電池的開路電壓，初期容量，還包括電池的內(nèi)阻，自放電，以及充電效率等，這就要求足夠的制造精度，即從鉛粉、鑄片、和膏、涂片、固化、化成、干燥裝配、加酸、充電到最后的四項功能檢測都必須控制在較小的公差范圍內(nèi)，所以采用機(jī)鑄、機(jī)涂、組立機(jī)裝配以及精確注酸是確保電池一致性的可靠保證，盡量減少人為因子。
北京菲特斯科技有限公司專注于不錯蓄電池,賽特蓄電池,科華蓄電池等

• 詞條

  詞條說明

• UPS蓄電池維護(hù)的必要性與建議

  隨著市場的需求，不間斷電源（UPS：uninterruptiblepowersupply）在各個行業(yè)被廣泛使用，UPS蓄電池已成為這個特殊系統(tǒng)的支柱，沒有電池的UPS只能稱作穩(wěn)壓穩(wěn)頻電源。在市電異常時蓄電池將化學(xué)能變成電能，通過UPS中逆變器逆變成交流電能輸送給負(fù)載，保證用電設(shè)備不間斷連續(xù)運(yùn)行，保證使用設(shè)備或信息安全。 閥控式免維護(hù)密封鉛酸蓄電池已在大中小型UPS電源中廣泛使用，占據(jù)UPS電源總成

• 賽特蓄電池的維護(hù)方法

  （1）賽特蓄電池保持適宜間距。氧的再化合過程使電池內(nèi)產(chǎn)生較多的熱量，但是排出的氣體量少，減少了熱量的散失，賽特蓄電池內(nèi)部溫度通常會很高，所以賽特蓄電池應(yīng)放置在通風(fēng)良好的位置，排列不可過于緊密，單體電池之間應(yīng)至少保持10mm間距。 （2）賽特蓄電池保持適宜溫度。溫度過高，化學(xué)反應(yīng)加速，鉛、酸的相互作用加強(qiáng)，容易產(chǎn)生硫酸化，降低使用壽命；溫度過低，硫酸粘稠，電子游離速度慢，電極活性差，電池容量下降。1

• 賽特蓄電池放電安全節(jié)能技術(shù)

  1、當(dāng)前電池放電技術(shù)分析 1.1離線式放電法技術(shù)分析 (1)將其中一組賽特電池脫離系統(tǒng)后，一旦市電中斷，系統(tǒng)備用電池供電時間明顯縮短，何況此時尚不清楚另一組在線電池是否存在質(zhì)量問題，此放電方式事故風(fēng)險性高。如要用此方式放電，建議提前啟用發(fā)動機(jī)組，并確保發(fā)電機(jī)組、開關(guān)電源等設(shè)備能正常運(yùn)行，保證安全; (2)離線放電結(jié)束后的電池組與在線電池組間存在較大電壓差，若操作不當(dāng)將引起開關(guān)電源和在線電池組對離線

• 鉛酸蓄電池的檢測及維護(hù)

  一、電池的主要部件 1、較板是蓄電池的**部件，是蓄電池的“心臟”，分為正極板、負(fù)極板。 2、隔板的作用是隔離正、負(fù)極板，防止短路，可稱為“*三電極”。它作為電解液的載體，能夠吸收大量電解液，起到離子良好擴(kuò)散（離子導(dǎo)電）的作用。對密封免維護(hù)蓄電池而言，隔板還作為正極板產(chǎn)生氧氣到達(dá)負(fù)極板的“通道”，使其順利地建立氧循環(huán)，減少水損失。采用**細(xì)玻璃纖維，是隔板式蓄電池實現(xiàn)免維護(hù)的關(guān)鍵所在。 3、電解液