太阳能光伏系统用VRLA电池技术性能探讨.doc

本文由dongbeihu006贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 维普资讯： 交流与探 讨 太 阳能光伏系统用 电池技术性能探讨 太 阳能 光伏 系统 用 电池 技 术性 能探 讨 毛 贤仙 ，项 文敏 ，唐 征 （ 江南都 电 源动 力股 份 有 限公 司 ，浙 江 杭 州 ） 浙 摘 要 ：通过 分析 太 阳能光 伏发 电用蓄 电池 的特 点 ，对太 阳能 贮能 用 的蓄 电池主要 技 术性 能进 行 了 探讨 ，最后针对 目 电池的性能状况，提 出提 高电池循环寿命、高低温放 电性能 、过放 电 前 性 能和 负极 充 电接 受能 力等 改进措 施 。 关键 词 ：太 阳能光伏 发 电 ； 电池 ；技 术性 能 中图分类 号 ： 文献 标识 码 ： 文章 编 号 ： （ ） ， ， （ 咖 ， ， 撕 ， ） ： ， ； ； ： 前言 新 能源 是 世 纪世 界 经 济 发 展 中最 具 决 定 力 的五 大技 术领域 之 一 ，太 阳能是一 种 清洁 、高 效和 鉴于此 ，太 阳能必将在世界能源结构中占有一 席 之地 ，成 为理 想 的替代 能 源 。 中国 的地 区年 日照 大于 ，具有 利用 太 阳能 的 良好条 件 ，而 中 国大多 数无 电人 口恰 好 主要分 布 在这 些地 区 ，电 网难 以覆 盖 ，城镇 、村 落及 散 居牧 户地 处边远 ，用 电负荷小 而 且 分 散 ，近 内不 可 能 通 过 延 伸 之 永不衰竭的新能源 ，各国政府都将太阳能资源利用 作 为 国家 可持续 发 展战 略 的重要 内容 。人类 正 面临 实现经济和社会可持续发展的重大挑战 ，在有限资 源和环保压力下 ，能源问题将更为突 出。因此 ，人 类在解决上述能源问题 ，实现可持续发展 ，只能依 靠科技进步 ，大规模地开发利用清洁能源 。而太阳 能 具有 ： ）储 量 的 “ 限性 ” 无 ，取之 不尽 ，用 之不 竭 。 ）存在的普遍性 ，相对于其他能源来说 ，可 就地 取用 。 电网实现供电，许多特殊领域 ，如 ：微波中继站光 伏电源、光缆 中继站光伏电源 、铁路和公路信号电 源 、气象 台站 电源 、边 防哨所 电源 、以及 石油 管道 阴极 保护 电源等都 需 要光伏 发 电供 电 ，因此光 伏发 电有 巨 大 的 潜 在 市 场 ，许 多 外 国公 司看 好 中 国市 场。从世 界范 围看 ，中国的太 阳能资 源和美 国类 似 ，比日本优越很多 ，特别是青藏高原中南部 的太 阳能资源尤 为丰富，接近 世界最著 名的撒哈拉 沙 漠 ，中国具有得天独厚的开发利用太 阳能的优越条 件。 年代 以来 ，太 阳能光 伏 市 场 以年 均 的 速度 递增 ， 增 幅达 年 ，近几 年 以 的速 度增 长 ， 已成 为 全 球 发 展 速度 最 快 的 能 ）利用 的清洁性 ，光伏 发 电具 有安 全可靠 、 无噪声 、无污染 、制约少 、故障率低 ，其开发利用 时几乎不产生任何污染。 ）利用 的经 济性 。 收稿 日期 ： ， 维普资讯： 堂 墨丝 皇 丝丝堡堕 堇 交 流 与探 讨 源。近两年国家花巨资解决西部贫困区域的用电问 题 ，国家在 这方 面的 工程项 目有 中 国光 明工 程 、无 电乡通 电工 程 、全 球 环 境 基 金 （ ） 界 银 行 世 源的目的。在太 阳能光伏发电系统中蓄电池是其中 重要的组成 部分，约 占系统价值 的 一 ， 根 据 中国太 阳 能光 伏发 电 系 统 的使 用 特 点 ， 电池 应满 足 以下技 术性 能要 求 ： 促进项 目和 国外合作项 目，估计近几年太阳能光伏 系 统对 电池 的需 求量 为 亿 元 。 年 太 阳能 光伏 系统 中配 套 的蓄 电池大 部 分为代 用 品 ，各 种用 途 的铅酸 电池 都用 过 ，早期 采 用开 口电 池 、汽 车 起 动 电 池 、 中 小 密 阀 控 电 池 、浮 充 用 太阳能光伏 系统 中太 阳能电池组件寿命 达到 以上 ；控制器 、逆变器寿命达到 以上；要 求 蓄电池组 寿命 达 到 以上 。 所 以贮 能用 电池 应是 适用 于循 环 应用 的长 寿命 电池 ，一 般太 阳 电池 ，使用中存在许 多缺 陷或不足 ，中国 目 前还没有成熟的太阳能光伏发 电专用贮能 电池 ，为 了开拓 太 阳能 光伏发 电市场 ，本 文对 太 阳能光 伏发 电贮 能用 蓄 电池 的使 用 特点 、技 术性 能 和指标 进行 了探讨 ，并 提 出 了改 进 措施 。 太 阳能光伏 发 电用 蓄 电池使 用特 点 能光伏系统设计蓄 电池循环深度 为 ，在此循 环深度下 ，循环 寿命 应达到 次 以上 ，目前用 于通信浮充 用 的 电池 ，显然是 达不到要 求 的 ，必 须要 进行 技术 改进 与创 新 。 太 阳能 光伏 发 电系统 大 部分 在西 部 地 区使 用 ， 环 境条 件恶 劣 ，室外 气 温 的变 化 范 围为摄 氏 一 ，蓄 电池 的工 作 环境 温 度 为 摄 氏 一 ，湿度 ，最 高海 拔 高度 为，要 特 别 注 意贮 能蓄 电池 的气 阀压力 范 围和 高低 温放 电性 阀控 式 密封铅 酸 蓄 电池 在太 阳能光 伏发 电领 域 中使 用 ，是一 种新 的尝 试 ，阀控 密 封 电池在 中国 自 年代 初开 始 出 现 以来 ，一 直 在 邮 电 、 电力 系 统 作 为备用 电源使用 ，其 使用 特 点是 ：平 时处 于浮 充 状 态 ，很 少循 环使 用 ，即使 放 电一 般也 只有 几小 时 时 间 。近年 来 电池也 有少 部 分应 用 于 深循 环 领域 ，如 电动 自行 车 、电动 摩 托 车 等 ，它 的 特 点 是 ：持续 放 电 电 流 较 大 ，寿 命 只 有 左 右 。 而 太 阳能贮 能 系统 使用 情 况 与前 二 者 的差 别 较 大 ， 它 放 电 电流 较小 ，根 据 系统设 计 富裕量 不 同 ，一般 能 ，在 一 时按 小时率放电要求放 出实际容 量 以上 。 太 阳能光 伏 发 电系 统 中蓄 电池 放 电 深度 不 稳 定 ，当连续 阴天 时 ，容 易造 成 电池过 放 电 ，如果过 放 电后容 量得 不到恢 复 ，将 影 响到 系统使 用 的可靠 性 。所 以贮 能 电池 一项 重要 指标 是 蓄 电池 过 放 电后 的容 量恢 复性 能 ，蓄 电池 放 电 到 ，搁 置 后 ，充 电可恢 复 到实 际容 量 的 以上 。 以 小时率放电，放电深度为 ；太阳 能光伏 系统 中，蓄 电池充 电 由太 阳能 电池直接提 供 ，其 充 电 电流和充 电电压 随着 太 阳能 的强度 变化 而变化，有时充 电电压不够 ，有时充 电电压过高 ， 由于 电 池 对 充 电 方 法 特 别 敏 感 ，易 造 成 电池 早期 失 效 。另 外 系统 中充 电 电压 不 能根 太 阳能 贮 能 蓄 电池 处 于循 环 使 用 ，系 统 中蓄 电池 数量 较 多 ，因此对 整 组 电池 容 量 的均一 性要 求 较高 。系统中如果出现落后电池，它在放电时可能 会处 于过 放 ，而在 充 电时 又 充 电不 足 ，如 此 反 复 ， 落后 电 池 将 会 提 前 失 效 ，而 影 响 整 组 电池 的 安 全 性 。参 照相关 标 准 ，配 组 的贮 能 电池 容 量偏 差要 求 小于 ，以提 高整 组 电池 的循 环寿命 。 蓄 电 池 还 应 该 达 到 防爆 阻 燃 ，抗 震 的要 求 ： 据温度变化 自动调节，易造成高温条件下 蓄电池过 充 ，而低 温情 况下 蓄 电池充 电不 足 ，结果 使 蓄 电池 寿命 提 前 终 止 。加 上 西 部 地 区 边 远 ，交 通 极 不 方 便 ，使用人员维护素质不高 ，将人为影响太 阳能光 伏 系统 的运行 质量 。由此可 见 电池 应用 于太 阳能 贮 能领域 既是 一个 机遇 ，也 是一 个挑 战 。 太 阳能光 伏发 电 用蓄 电池技 术 指标探 讨 自 电小 于 放 ；恒流过充寿命符合信息产 业 标准 的要 求 。 太 阳 能光伏 系统 用 电池性 能 改进 太阳能光伏发 电系统 由一块或多块太 阳能电池 组件组成光伏方阵，白天对蓄电池组充电 ，晚上蓄 电池组对用户或负载进行供 电，而达到利用清洁能 蓄电池 年 第 期 存在 的主要问题是在预期的寿 命 内容量衰退 ，特别是在循环应用领域 ，达不到用 户要求的使用寿命 。许多研究已表明早期容量损失 现象存在 种模 式 ，分别称为 、 一 、 一 露 丞鑫 遘 鬣 建 琶 螽 襄 蠹 靠 ， 蕞 维普资讯： 交流 与探讨 太 阳能光伏 系统用 电池技 术性能探讨 。 与正 极板 栅 和活性 物 质 界面 有 关 ， 一 一 欠充 ，长期处于这种状态使用 ，负极 的硫酸盐化将 日趋严 重 ，最 终导 致 电池早 期 失效 。对 电池 来 说 ，充 电不 足对 电池 的危 害 比过 充 电更严 重 ，所 一 是在循环使用期 间与正极活性物质分解 和 膨胀有关 ， 一是 负 极 再 充 时 恢 复 不 到 全 荷 电 状态 。所以延长 电池的循环使用寿命 ，板栅 合金在板栅与活性物质界面形成的腐蚀层导电性应 良好 ，板 栅应 具有抗 蠕 变性 能 。电池设 计 应采 用 紧 装配 ，并 适 当提高 装配 压力 。另外 还应 注意 系统 设 计时 蓄 电池应有 的富裕 容量 。 提 高高低 温 性能 以提高 电池的充电接受能力尤其重要。充 电 接受 能力 最早 在起 动用 铅 酸蓄 电池标 准 中出现 ，为 了考 核在 低温 环境 下 蓄 电池 充 电能 力 而制定 的一 项 技术 要求 。为克服 负极 充 电不 足 的问题 ，可从负 极 板 人手 ，在 负极铅 膏 配方 中加 入 高稳定 性 的膨 胀剂 和 导 电性 添 加剂 【 以提 高充 电接 受 能力 。 ， 结 论 电池对使用温度十分敏感 ，寿命 与温度 有很大关系 ，一般来说，按浮充使用 的经验 ，温度 超过 时 ，每升高 ，电池的寿命缩 短一 半 ，所 以应 通过正 极 铅 膏 配方 的改 进 来 提 高 的高温性 能 。 电 池 随着 温 度 的 降低 ，实 际 放 出的容量 大 大下 降 ，一般 电池 在 一 ， 时 只放 出实 际容量 的 左 右 ，而低 温性 能 更 多 的 是 由负极控 制 的 ，所 以应 通过 负极 铅膏 配方 的改 进 来提高 的低 温 性能 。 提高 过放 电性 能 中国大 规模 太 阳能光 伏发 电还 处 于市 场 引导 阶 段 ，而 电 池 在 中 国 的应 用 也 是 近 十 几 年 的 事 ，它在通信后备 领域 、铁 路系统 和 系统 和 电动 自行 车领域 的应 用 显示 了 巨大 的优势 ，也 是 今 后 铅 酸 电池 发 展 的主流 。尽 管 目前还 有诸 多 问题 有 待 解决 ，但 随 着研 发力 度 的不 断深入 和技 术成 果 的 推广应用 ， 电池最终能确保太 阳能光伏发电 领域安全性 、可靠性 、耐用性和经济性的要求。 参考 文献 ： 张晓波 ，徐 宝堂 ，王 净泉 铁 路机 车 车辆 用阀控 式密 封铅酸蓄 电池 报批稿 陈俊 民，李秉 文 ，祝 士平 ，童一 波等 通信 用 阀控 式 密封铅酸蓄 电池 ， ， 当连续 阴天、用户使用不 当或光伏储能保护系 统出现突发故障时 ，均可能导致 电池过放 电 的发生 ， 普通 电池在这种使用状态下可能 出 现容 量难 以恢 复 ，严 重 时会 导致 电池失 效 。由于过 放电在循环使用的电池 中总是存在的，因此必须提 高 电池 过放 电 的适 应性 能 ，通 过 改进 电解 液配 方有 利 于改善 电池 的过 放 电性能 。 提 高 电池 充 电接受 能力 太 阳能光 伏 系统 中 ，将 太 阳能 电池提 供 的电能 杨军 提高 阀控 铅酸 蓄 电池 过 放 电性 能 的初 步 研究 通信 电源 （） ： 颜 克球 负极添加剂 对牵 引型蓄 电池 充 电接受 能力 的 影 响 蓄电池 ， ，（） ： 给蓄电池充电，而充电电流随着太阳照射的强度而 发生变化 ，如果碰上阴天 ，甚至就不充电，所 以蓄 电池的充电模式其实是间歇式充电，容易造成 电池 （ 上接 第 页）意料 的发 展速 度在 神州 大地 受 到欢 迎 、赞赏。一是由于它非常适合 中国国情 ，是很有 电动助力车的商机 ；五是符合可持续发展 的需要。 笔者 是 从事 电动 助力 车 电池研 制 的专业 人员 ，对该电池的论文已共发表 （ 篇 参见 蓄电 池 电源技术 电池工业 中国 自行车等 、 、 、 杂志） 但