太阳能光伏应用中的蓄电池研究

1、 本文由dayuderen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 第 卷 第 期 年 电 池 ， 月 太 阳能 光伏 应 用 中 的蓄 电池研 究 陈 维一沈 ， 辉 （ 中山大学太阳能系统研究所， 广东 广州 ； 中国科技 大学热科 学和能源工程系， 安徽 舍肥 ） 摘要 ： 分析 了 在光 伏应用中的蓄 电池的主要 特 点。 阐述 了当前在 太 阳能光伏 系统 中主要使 用 的蓄电池是 铅 酸、 、 并 电池 ， 和比较 了价格 、 分析 充放 电效率、 放 电和寿命等基 本性 能， 于光伏 系统 中对 蓄 电池 的性 能和寿命

2、有 重大 自 对 影响的因素 （ 电深度、 放 充放 电电流和工作温度等） 进行 了分析 。 关键词 ： 光伏 系统 ； 蓄 电池 ； 太阳能 中围分类号 ： 。 文献标识码 ： 文章编 号 ： （ ） 一 ， （ ， ， ； ， ， ， ， ， ， ） ： ， ， ， ， （ ， ， ， ） ： ； ； 在独立 的光伏系统 中， 产生 的 电能 不能一直满 足用 电负载 很少达到 ； ， 放 电电流小 ， 电倍率通 放 的需求， 需要用储能装置进行能量调节。在光伏系统中， 蓄电 池 的主要作 用是 ： 储 存 能量 。在 大部 分独立 光伏 系统 中 ， 光 常为 但放电时间长、 ， 频率高

3、， 蓄电池长时间处 于放 电状 态， 有时候甚至 出现过 放 电； 相对 于放电时 间来讲 。 一 伏 阵列产能和负载用 电不一致 ， 晚上 或多 云等情 况下 。 伏 在 光 阵列不能提供足够的能量而用 电负载又必 须工作 时， 电池 是 蓄 必要 的。对太 阳电池 的工 作 电压 的钳位作 用。太 阳电池 的 工作特性受太 阳辐 照度 、 度等影 响很 大 ， 阳电池组 件 直接 温 太 次 充电时间较 短 。 即使长 的时候 也仅为 白天 ， ， 约 光伏系 统很少 能完全 、 速地给 蓄 电池充 满电 ， 电池往往 会处 于欠 快 蓄 充 电状 态 ； 除大 型光伏 电站 有专 门的放

4、 置蓄 电池 的房间 ， 能 做到较好 的维 护以外 。 其他光 伏系统 。 如太 阳能路灯、 草坪灯等 连接负载时。 负载常常不能处在最佳工作点附近。 系统效率低， 雨蓄电池对 太 阳电池 的工作 电压具有钳位 作用 ， 能够保证 光伏 使用的蓄电池 ， 工作环境都较恶劣。 经常在夏季高温和冬季低 温条件下工作。 阵列处在最佳工作点附近。提供启动电流。由于受到最大 短路电流的限制， 光伏阵列可能不能满足负载的启动电流要 求， 而蓄电池 能够在 短时间内提供大 电流给负载启动。 目前光伏系统中常用的蓄电池 铅酸蓄 电池 广泛用于光伏系统 中的铅酸 蓄电池 ， 主要是 固定 式铅酸蓄 光伏系统中

5、蓄电池的使用环境 应用于光伏系统 中的蓄 电池与其 他用 途 时的工作 特 点不 电池 、 型阀 控密 封铅 酸 蓄电 池及 小 型 阀控密 封 铅酸 蓄 电 工业 池。 同。 这些特点对蓄电池性能有很 大 的影 响。光 伏系统 中的蓄 电 池工作特点是 ： 晚上 以及 阴、 雨天放 电 。 白天充 电， 属于循 环、 影 响铅酸 蓄电池寿命 的因素 作为光伏发电中的关键部件 ， 蓄电池的失效和寿命短是阻 碍光伏独立发 电系统推广 的原因之一 。光 伏发电系统 中， 响 影 浮充混合工 作方式 ； 充 电倍 率低 ， 均充电 电流一般 为 平 作者简介 ： 陈 （ ， 湖北人 ， 一） 男，

6、中国科技 大学热科 学和能 源工程 系博士生 ， 究方向 ： 阳能光伏应用； 研 太 沈 辉 （ ， 江苏人 ， 一） 男， 中山大学太阳能系统研 究所教授 ， 究方 向 ； 研 太阳能光伏应 用， 本文联 系人。 基金项 目： 国家“ 十五” 攻关项 目（ ） 广东省科技计 划项 目（ ） ， ， 维普资讯 电 池 第 卷 铅 酸蓄电池寿命 的因素主要有 ： 袭 光伏系统用蓄电池的比较 放电深度 ： 蓄电池循 环使 用时 ， ， 在 寿命 主要决 定于 放 电 深度 。蓄电池正极活性物质 在充放电过程中， 将反复 发生收缩和膨胀， 粒子逐渐松弛， 使 易于从板栅上脱落。 随着放电深度 的增

7、加 ， 收缩 和膨胀 的 程度 增大 ， 结合 力 的破坏 变大 ， 使得蓄电池的循环寿命变短。 长期欠 充电 ： 由于太 阳能资源 的随机性 ， 系统应用 光伏 中的蓄 电池常难 以得 到完 全 的再 充 电 ， 往处 于欠 充 电状 态 ， 往 导致蓄电池发生酸分层。极板上硫酸浓度的不同分布， 将导致 正极板腐蚀和膨胀 ， 负极板底部硫酸盐化 。 小电流放 电： 系统 中 ， 电池 的放 电 电流通 常较小 ， 光伏 蓄 根据 蓄电池放 电时 的结晶机 理 ， 电池小 电流放 电时 ， 当 形成 的 晶体颗粒 数 目 少、 较 尺寸 较大 ， 充 电时会加 速 再 极板 的极化 ， 响蓄

8、电池 的寿命 。 影 过充电 ： 充电 时， 过 正极 活性物 质会受气 体的 冲击 而脱 落 ， 电池寿命 缩短 。 蓄 ） 赦 电深度 时的寿命 都 具有一定 的耐过放能力 ， 能够完全放 电。在完全放电（ 终止电 压 ）深循环的条件下 ， 、 也有很好 的寿命 。当应用 于 太 阳能草坪灯 时 ， 只需 要 为系 统设 计合 适 的太 阳能 电池板 容 量， 而不需要过充、 过放电保护电路 ， 这使得系统成本降低。锂 离子电池的效率最高， ； 电池为 一 为 ； 电池只有 ， 相对于铅 酸蓄 电池 的 明显偏低 。锂离 子 电池的寿命 最长 ， 电池 和 电池 的循环使 用寿命 也长于小

9、型 阀控密封铅 酸蓄 电池。 电池 和 电池 温度影 响 ： 温度升 高 ， 会引起 蓄 电池 失水 干涸、 热失 控 ， 影响寿命。在设计太 阳能光伏 系统时 ， 应保 证蓄电池有 良好 的 工作环境 ， 工作温度控制在 一 ， 能延 长铅酸蓄电 池的寿 命。 的自 放电率比较高， 而在光伏系统中常用的固定式和密封铅酸 蓄 电池的 自放电率只有 月。 电池和 电池具 有较好 的低温放 电特性 ， 即使是在 一 的环境温度下 ， 采用 电， 放 电池放 出的容量 也 能达到 标称容 量的 以 上， 因此在 高寒 地带使用 的光伏 系统 ， 一般使用 电池和 电池。 太 阳能光伏系统 中铅 酸蓄

10、 电池 的设计 板栅材料对 蓄电池 的寿命 和性能有 很大 的影 响 ， 作板栅 制 的合金材料通常有低锑 和铅钙合金 。低 锑合金 板栅抗拉 、 展 延 性好， 与活性物质有较好的结合力， 循环时不易变形， 循环性能 结语 良 铅钙台金板栅析氢电位高， 好； 充电时水的分解较少， 适台予 在独立太 阳能光伏系统中 ， 蓄电池是 仅次于太 阳电池组件 长期浮充使用 ， 但循环性能差 。大 型光伏 电站 中的蓄电池一 般 处于循环使用状态， 选用低锑合金板栅较好， 在小型光伏系统 中使用 的阀控密封 铅酸蓄 电池 ， 一般 使用 技术 的铅钙 合 的重要组成部分 ， 也是对 系统性能 可靠 性影

11、 响最大 的部分。蓄 电池的成本在光伏 系统 的寿命 期 内， 考虑更 换成本 ， 若 与太 阳 金。普通阀控密封铅酸蓄电池在光伏系统中使用寿命不理想， 为此， 一些公司在进行太阳能光伏系统专用的胶体铅酸蓄电池 研究 】 。由于胶体本身的固定作用 ， 胶体铅酸蓄电池内部几 乎消除了电解液的分层 现象 ； 胶体 电池 比 电池有 更好 的 电池组件相差不大。发展新的储能技术和先进的控制技术 ， 是 降低光伏系统成本的重要途径。目前还没有一种蓄电池适合 所有的光伏 系统 ， 也有许 多因索影 响蓄 电池 的选择 和性能 。在 现阶段 ， 考虑到高 的性 价 比和可 靠性 ， 酸蓄 电池 是应 用最

12、广 铅 深放电恢复特性。 在较高的环境温度下也有更长的使用寿命 ， 更适合太阳能光伏系统使用。 ， 电池 泛的， 在某些场合， 电池和 电池将有很好的应用。 参考文献 ： ， ， 。 ， （） ： 电池由于生 产工艺 的原 因 ， 晶粒较 粗。如果 电池 镉 在完全放电之前就 重新 充 电， 晶粒 容易 聚集成 块 ， 电池放 镉 使 电时形成 次级放 电平 台， 具有记忆效应 。 电池 的废弃物 ， 会对环境造成污染 。 ， 电池 ， 。 。 。 ： ， （ ） 电池的比能量密度高 ， 理论上 是 电池 的 ， 。 电池的规格指 标和 倍 电池 大体一致 ， 在性 ， ） ， （ ： 能上也有不少相 同的地方 。与铅酸蓄电池相 比， 电池 和 电池的放 电电压更 平稳 ， 一般 标称 的 电 池， 可在 以上释放 的电量 。 ， 酣 。 ， ， 。 ， ） ， （ ： 太阳能光伏系统中常用蓄