伏系统用铅酸蓄电池循环特性的研究1359

个人收集整理个人收集整理勿做商业用途本文由丁曌王丽丽贡献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。天津大学 硕士学位论文 光伏系统用铅酸蓄电池循环特性的研究 姓名:马洪斌 申请学位级别：硕士 专业：化学工程 指导教师：唐致远 中文摘要光系统大用的。分寻使用件的光伏蓄电池成为光伏系统研究的要。本论文光伏系统用铅酸蓄电池(和的循环研究，不使用件和循环下铅酸蓄电池的循环特 性。研究得出下论： 铅酸蓄电池的本电性能能光伏系统用蓄电池的要，电池 的性充电和电持能。 分别用教出的电池使用的大循环方和中铅酸蓄电池电池的循环特性研究。研究在缺，出。不电 池的,等在电池的电充电在.：铅酸蓄电池光伏系统循环特性，，ｌ%:０．ｏ０－觚撇８ｗｔｅｙｓｃｈｓ也主硒ｈｓｉｔｒｓｉｋｔｉＶｔｒｉｓｓｅ１ｅｏ．ｃ独创性声明本声明所呈交的学位论文是本除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他已经发表过的工作的本研究所的已在论文中作了明的明表了谢.学位论文作者签名：多跃斌签字日期：埘年ｙ月访日学位论文版权授权书本学位论文作了学位论文的以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅学校 向国家有关部门或送交论文的复印件和磁。保密的学位论文在解密后适本授权明）学位论文作者签名:多珑斌１１导师签名：ｙ加８学学位论文近年来随着世界能源的短缺环境污染问题的日益突出许多国家和地区 都采取了相关措施来提高能源利率、改善能源结、探索新能源和可再生能源,咀达到可持续发展和减少矿物燃消耗的目的充分开发利太阳能是世界各国 可持续发展的能源战略决策其中光伏发电最受瞩目。近几年启动的“全球环境¨以输出灵活、传输方便、无污染、使维护简单、安全靠、类社会未来占据重要地位.太阳是利效应原将太阳转换为电的池组件、控制器、蓄池组、直，器等组。。▲裂器豳“弹●＿－及从．看必须照条下才工独立有作为储件的蓄池存在，全常无津大学硕士学位论文第一章绪论转。的蓄池的是应的。分析蓄池的作,是环,以便使件的蓄池成为研究的重要方向之一。在使的蓄池要有以类＿蓄Ｂ姗ＶＲＬＡ)：镍钙镍氢镍镉Ｎ记ｋｅＬｃｍｃｉｕｍｂ毗哪Ｎｉｃ［ｅ—Ｈｙｍｇ∞Ⅵｍｔ ＬｃａＡｃｍＢ甜日ｙ阀密封铅酸ＶｖｅＲｅｇＩｎｉｏｎＬｅａｄＡｃｉｄＢｎｅｒＮｉｃｋ－ｃａｍｉｕｍｂ删.在类池蓄池在使存在点,在使有，污染环境、池，但价格昂贵；镍镉记忆……阀密封铅酸免Ⅵ也Ａ近十几才我起贫液式蓄具有、无出、、、、、、无效应、置使、方便、使等优点，年来在得到泛的应ｐ“ｊ。．铅酸结构工．．铅酸结构体铅酸主正极板负极板硫酸隔板槽体盖正负 极分别焊极群．‘ｍＨ。照.●．铅酸结构意位:“如果放均就比就组于放均型,除数特殊组合留有宽大空 隙外均需插入防止相互触发生短路求隔绝缘体木、橡胶、微孔橡胶、微孔塑料、玻璃纤维棉等耐耐腐蚀，还有足够孔率６孔径.、槽体槽体来盛解支撑也绝缘体机械强高，耐耐温通常有玻璃槽、衬木槽、硬橡胶槽塑料槽四解解蒸馏水稀释高纯重 高低视型而℃时．．．３解稀必须保持纯净含有害于任何杂.．．发展历史８９年普兰特ｌａＩｌｔｅ发明次他采作置％进行解解流方向断变结果得铅逐渐但ｌａｎｔｅ需很长时.８８年Ｆ ａ＿ｕｒｅ涂覆膏,该膏３４ＨＳ４Ｈ从缩 短时８８年Ｓｗ锄代替;年Ｓｅｌｌｏｎ发明．Ｓ合,从改善机械强.８８年ＧｌａｄｓｔｏｎｅＴｅ发现Ｓ４合创立双盐现代研究开始９４９年ＬａＩｌｄｅｒ首次运Ｘ射线衍射法Ⅺｍ）研究腐蚀产此们逐渐引入新测试方法测试手段 来研究扫描镜ＳＥＭ、透射镜ＴＥＭ、热重析ＤＴＡ）等９７年西德ＳｏｎｎｅＩｌｓｃｈｅｉｎ公司首次将凝胶解技术应铅触变凝胶工投入市场年英国Ｃｌｏｒｉｄｅ公司发明了ｏｖｇｕｅｓｔａｎｅｒ。９７年美国Ｇａｔｅｓ公司首次将超细玻璃纤维密封生产出吸大文得产,次合实,实现技术重大９７３年诞生密封Ａ６７。时长短表示图．４示８。＿ 要冷一骨 Ｉｆ墓；薯魏室警魏萎鬟是薹凿薯稀苫誓魏百图１．４铅酸蓄电池分类图(按放电时间Ｔ的长短）１．２．３铅酸蓄电池的工作原理铅酸蓄电池的电化学表达式如下【１２￣１４１（一）Ｐ６１月７:ｓＤ４ ｌｍＤｊ(＋）“双硫酸化理论"。该理论的含义为铅蓄电池在放电，两电——如下的化学反应过程:正极板ｍＤ２＋３＋＋＋２Ｐ一Ｐｓ４＋２２０负极板:６＋听Ｐｓ４＋日＋＋２Ｐ一(正极）‘方程式(１．１） 方程式（１-２）（电解液）。（负极)放电（正极）１(‘（负极）１肋ｑ＋２日２。孓Ｄ４＋Ｐ易象Ｐｓ４＋２２＋Ｐｓ４ 京南方程式（１—３）反应方程式从左向右表示放电过程，而从右向左表示充电过程。放电过程和 充电过程为可逆反应.整个充放电过程可表示如图１．３（ａ，）所示口，１９１。天津大学硕士学位论文第一章绪论暂锯 始鬟也过 毒穗毫彤撼 麓戚器艘生瓤电成鹰(ａ)放电过程懿麓我 敌电 髦魔 物质 电嵩 ：奄蛘誓 ：蓬摄越哪ｌ１畸；霄； ： ◆ｌｌ’ｌ撼嗽藏 彩成 建麓ｒ∞．｛韧嫩 锄爱，；砖ｓＧＩ。矧∞，峨ｌ（ｂ）充电过程 图ｌ一３铅酸电池充放电过程示意图从反应方程式（１．１、(１．２)和（１-３可以看出，在放电期间，铅酸蓄电池正极的活性物质二氧化铅（Ｐｂ０２)和负极的活性物质海绵状铅(Ｐｂ）与电解液硫酸（Ｈ２Ｓ０４） 进行化学反应生成硫酸铅（ＰｂＳ０４）引起Ｈ２Ｓ０４的,在正极生 成（Ｈ２０)，从引起电解液的。在充电期间，正极的硫酸铅氧化 生成二氧化铅，负极的硫酸铅成铅（海绵状)，生成硫酸， 电池的电解液２０１.意的铅酸蓄电池在充放电过程，硫酸起电的用,与电池反应,反应的，ｓ一，Ｈ２ｓ０４的二解。咒§ｓｏ

、占日＋＋删一鼯１．０２０‘２．５．方程式（１－４） 方程式(１－５)该指（)、（（们所望的主天津硕士第一章绪论反应统非想下往往伴随着难避免副即.在统充电方式的后期，由于正、负极的硫酸铅己部分转变成二 氧化铅和海绵状铅，充电电如果超过剩余活性物质的需求则充入的电能将主要于的电解。结果在电池的负极会有氢气（Ｈ２）析出，在正极则会有氧气(０２） 析出，造成十分强烈的冒泡现象。其电解的反应：负极:４日＋＋４ｅ一一２Ｈ２个）正极：２胃２Ｄ一４Ｐ一＿４胃＋＋Ｄ２个总的反应为：２日２Ｄ一２日２个所以在充电末期必须注意充电电流的大小，否则会导致产生气泡过于剧烈，冲刷极板，进:高放(２）在使全过中,不需要添加水和调酸的比例。３不漏液无雾,无环境污染 ４结构紧凑,密封良好抗震。 ５）不存在记忆效应。(６）使范围广.图４ＶＲＬ与ＧＦ左较Ｖ］虬Ａ电池的工作原：大第一章绪论电池的充／放原理鼢Ｑ３劈呶篇０Ｈ０放电负ｍ肋ｉ冠０ｅ一总的反应：电解液‘ ’‘(负极）放电正极）’(电解液）‘(负极）’＾ ｑｇ龛０Ｈ００４Ｖ甩密封原：中除Ｏ转变Ｏ。外，还氧反应特 别是电池的充电后期当电池容量达到８０％时氧的反应为剧烈,两极的气体反应如下：Ｈ００盯ｅ(—-）２＋２ｅ于充使的电池，使充电流小，在期充除浮放成０.转负资外,不避免浮另部分则于水的电和气的产生使电池解液密生以生以,一在电池的，以电池的维护。ＶＲＬＡ电池的出现，实现了电池的 密封,图卜５、图卜６揭示了电池密封的原理.从图中看出电池密封的关键技术是采用负极过量设计，电池在过充或长期浮充时，只在正极电解水析出氧气，通过ＡＧＭ隔板的孔隙，迅速扩散到负极，与负极活性物质海绵状铅发生反应生成氧化铅（Ｐｂ０），负极表面的ＰｂＯ遇到电解 Ｈ２Ｓ０。发生化学反应生成ＰｂＳ０４和Ｈ２０，其中ＰｂＳ０.再充电而转变为海绵状Ｐｂ， 生成的Ｈ２０又回到电解液，避免了水的损失。因氧气的再复合，从而实现了电池 的密封。图５密封原理示过ＧＲＨ２０,２０:Ｈ２０图６氧原理图铅电池的和发用铅电池能天津大学硕士学位或负电池充电;或天，电池为２２２.应用中的铅电池的和应用在其合铅电 池的，其为（２５:（）充电率，充电电为５，到５０（２）电，通为２２４０，或(）到的，电池只有在时充电,充电 时到（４的充电电池充电。 Ｇ０６４２００用电技术和电用铅电池出（）铅电池是应用用电的。（２）天设计电池的最量。铅电池 的设计电（Ｏ）为０%，铅电池的设计电Ｏ） 为５０。 （）密封铅电池在海２５００用时，到电池 生商.发电中，铅电池充电电的反复中，的性，过充电和电的时发生发电大在用,电池２６电性，充电长过充电、过电为收集勿用商业用途为个人收集整理，来网络?海都,因发电中的铅酸电池及时补充充电时，效抑颗粒硫铅的生长。 良好的充电力富液式电池在静中用时，电解液易;？免维护或维护的性;?应具备良好的高、低温充放电特性；●能适应高海拔（２５００ｍ以上）地区的使用环境；?蓄电池组中各蓄电池一致性良好，无需均衡充电:●具有较高的能量效率；？具有较高的性价比。天津大学硕士学位论文第一章绪论１．３．２光伏系统用铅酸蓄电池容量特性如果将光伏电站用蓄电池工作特性曲线的充电部分放大会发现并不是单纯 的充电曲线而是包含有放电、充电的复杂曲线。这是因为,太阳能电池板接受 的太阳光能并不是每时每刻保持恒定,在一如果一太阳光， 太阳能电池板接受的光能，产的电而无备工作的需，是蓄电池放电充备需。~一白纛敦蠢羌?＼ｈ１．光伏系统用铅酸蓄电池工作曲线（上）工作曲线部分放大（１在光伏系统蓄电池容量时，的是一个电站的率,因蓄电池 容量的：中为蓄电池容量（．；为无用电时（；为蓄电池放电效率的系（１．０５）；为均容量为蓄电池的维保率（．；为蓄电池的放电（０．５；为包的率（０．０．）因上为：'３．５这就是根平均负荷容量和最长连续无日照时的用电时出的蓄电池 容量蓄电池容量一以时（），蓄电池容量应 为：ｙ中为蓄电池容量（；为光伏电站系统的电１１０２２０Ｖ天津大学硕士学位论文第一章绪论３０光伏电站用蓄电池的电较高，一为２２０，有时能高３０以上，蓄电池的容量较大。如大的蓄电池容量，在中，是用容量联（内联或外联）样可几隐患量极繁多，之匀差异加造成稳内联问题能引热失控外联支多可内匀国际对此解决方采体化体通过殊艺加栅尺寸与厚度加.电适应广泛而性ft区、牧区、原、戈壁等地区这些地区海拔相对较气压较低，所以还定要考虑安全阀性影响比较多定以得全而是于于而使由于在其上硫不同,导 致负硫盐正腐蚀和膨胀等使缩短影响发 储ⅥｕＡ为内和外内包括活物质组成晶型孔率尺寸栅材料和结构等外在包括放深、过、流和压、等。对各方面影别表述［２＇２６２７￣７： 内： ?正活物质软脱落在要是活性（)软脱落所致。过程中正负活性物质经历逆溶解再沉积过程改多孔二氧结构会引起体积增加改颗粒和孔尺寸布 与多孔二氧结构中颗粒之间机械结合性和导性降低随着继 续种情况还会进步恶,结果使得该区域活性物质软和脱落.●对影响解液是由于重力在放过程中产生即时章绪论正负表面都产生ＨｚＳ它密重力而下沉.放时正 负表面均消耗Ｈ２ｓ故表面液密小低密解液顺着间上升上密解液则侧面向下流解液流动结果造成上密下密。产生对使和均产生不利影响加速栅腐蚀和正活物质脱落导致负硫盐.●液密对影响不盐。性剧栅合金影响ⅥｕＡ由于使正栅会在解液下逐步腐蚀并长性低而极要受以等性界面上,这些电或低导性在栅和Ｐ枞界面引起阻抗导致放时发热和栅 附近Ｐ枞膨胀而限制（即所谓ＰＣＬ效应）.厚厚应属于设计方面问题来说较厚寿于较薄而活性相比要些于●装压力影响压力对影响。）性，不压压力不下降。在过程中活性物质膨胀、疏松、脱落是提前终结原之 采用较高的装配压力可以防止活性物质在深循环过程中的膨胀。若装配压力 太低，还会导致隔板过早的与极板分离，引起电液传输困难，电池内阻迅速增大,导致蓄电池寿命终止.因此采用较高的装配压力是电池具有较长循环寿命的保 证。 外在因素的影响： ●充放电电流 充电电流由１．２．３节可知，当以超出蓄电池接受能力的电流充电时，激化将 产生大量的气体析出，这些气体将对极板上的活性物质产生冲击，从而造成活性 物质的脱落。同时可能在蓄电池内无法实气体在从而蓄电池内压力大增大，气体出，电液,蓄电池.放电电流在中，蓄电池的放电电流。在电流成 的大电流成的化困难.这是因电流大电流成的大大的的有，这在充电时速极板极化，导致化困难,循环的，这还会极板充电，导致蓄电 池寿命终止。 ●放电深放电深对寿命的影响在，放电深大对用寿命因 蓄电池极板上活性物质２是，放电时生成的体 ２大，放电的活性物质体大,充电生成体的２。这的收膨胀，２的，脱落，从而 量低放电深大，与的活性物质，从而活性物质 的收膨胀.充受的。过充量是蓄电池寿命的个因素３３１１.过充电系数本联网收集,请勿用作商业用途个人收集整理，勿做商业用途)（－Ｑ过／Ｃ式Ｑ数图８所。对中１与３可知同的放电深%，过充时蓄电池的循环用寿命是过充１时的１，蓄电池的过充将可大大高用寿命。０、德撕拜驾Ⅺ凌ｆ,ｌｌ擎ｊ{７’，＼?℃｝＼｝ｆ戢２ｌＯ＼弋飞鳓,心.Ｏ∞∞∞Ｉ∞麓毫蠢发《％） 垃充鬟致；Ｉ廿．知－ｏ．口％？}．ｏ。ｌ町一１３．天津大学硕士学位论文第一章绪论图１．８放电深度和过充电系数对循环寿命的影响然而，适当的过充能防止蓄电池的酸分层化，这是由于过充产生的析气使蓄 电池内部溶液进行“搅拌”,从而阻止了酸分层【３２】。 ●温度的影响 高温对蓄电池失水干涸、热失但了蓄电池电极的腐蚀，高了蓄电池的气，使电液失３。充电期，酸度大。电极的腐蚀的【３１，使蓄电池的寿命。温极失，温度等等,温充电气 析内部大和电液，了蓄电池寿命[３８１。 一环温度放电，使用温度高而，温度而。环温度ｌ内，蓄电池温度高而,控蓄电池放电电２放电的电大１％；是过 一温度，环温度放电，电池。 温），电池温度而电液温度降度大，大阻,能；温，电液的电阻大，电化学的阻，致蓄电池。，温致极用，影响蓄电池电池．１环温度放电，极 板３％额.这蓄电池充电电２．２．２．３温度。Ｌ使 用 舟＾“ｋ－Ｎ１、、攀ｌＯ抛匏雏弱∞图１．温度使用寿命的系Ⅵ也Ａ或者通讯来外则往往从汽车种够完全适合从实际使来看户对提出主要要求：过放量要充出放性,.性往性有。对测试外常ＰＶＱ心标准来源汽车标准改进缺乏相匹配及相关测试评估方法还没有相关成对性测试标准,尤其对循环性标还没有合适测试技 术析方法性研究及其合评测试手段今后该领域重。本研究容综上所述合使对性有着重影响性对来说处极其重要地。本采来自知名生产厂家生产Ⅵ也Ａ为实验样品从实际使条件出结合外先进测试技术采 合测试方法,研究使条件对性尤其循环性）影响。本试图在对测试研究过程中探索建立起基测试评估方法同时在循环寿命性研究中在借鉴外先 进测试规范基础上改变充放循环测试方法探索更接近实际使情况试验仿真相结合测试评方法。实实２常规性测试２常规容量测试容量测试通常评估储存量力。对通常有下三规律：）如果考虑其他因素在小流情况下输流电情况下输.２）每成品其产品容恒值新生产性没有完全充放过,物质会逐步活化逐步达到容量最值其后随着活性物质老化脱落容量会逐渐降直至寿命终止。通常情况下在５～２０次充放循环后容量达到最值其最容初始容５～５％ 等同厂家制造艺、配方、质控制等因素关。（）储存会随着时间逐步损失关损失原因常 认为正负极自放反应造成正极自放主要来源化学腐 蚀；负极自放主要来源析氢反应。别要指出如果解液 中含铁、锰或硝子等杂质,这些杂质会速自放效应。因 此充后搁时间越长容量越。结合上述规律我们知道,容量恒指标,充放放循环高放放量主要放；放量受放ｌｏ量（;文档为，来源于网络，天津大学硕士学位论文第二章实验内容与方法≤±３%)；Ａ）９循环５次。２．１．２电池充电测试持在ｒ１)Ｓ各%Ｓ；ＳＣ;各Ｓ）骤(ｆ、公式７×ｏ%２．１．３电池充电为测试，,充电行为是衡量半充电态的电池充电速度的快慢的标充电行为的测试结 时间越小说明电池的充电速度越快充电行为测试的目的和国内铅 酸电池测试标准中的充电接受力类似但是双方的方法有所差异。电池的充电行为通常受到电池内部电极表面积和恒压充电的电压影响；充电电压越高，电池充满的速度越快；电池内部电极表面积越大，速越快.行操作下:)压ｖＳ;(６Ｓ按照给出ｏ电流恒流恒压充电。天津大学硕士学位论文第二章实验内容与方法注意充电２４ｈ，充电容量然达到，步下一步骤。２．１．４电池析气行为的分析电池以电流（Ｉｌｏ）充电至电压继续恒压充电１６小时，记后４采４的电流的值为析应将电池完全放电，进行下一阶段充电。２．１．５电池荷电持力测试境持在，(ｈｒ（))电池的荷电保持能力：ｒ,７ｃ，＝上×１００一Ｃ。这里：７７盯一荷电保持率ＣＢ＿一搁置之前容量测试数据 Ｃｒ＿一搁置之后容量测试数据２．２电池循环性能测试影响电池循环寿命的因素比较多,实际模拟比较复杂。德国ＤｉｒｋＵｗｅＳａｕｅｒ教授提出变ＳｏＣ的循环寿命测试方法方法用量试ｅｅｃｃｉ模拟电池在充电的状态下用状态，用量试(１０ｗ 电池在充电状态下的用，用循环试(１ａｒｅ 在复的充电用。ａｎ１ｅｅｌｃ模拟ｃｉ模拟电池天实容啪唧#¨０口＇∞０２０,０』００＿０枷ｍ帅ｎ０■ｍｅ嗍２整的循环测试电池ｏｃ的变如２．１，个复杂ｃ变的循环４个量循环，２４个量 循环，２４个丈循环构成以及在同循环方式之间的一些容量平衡循环构成。这些循环模拟了电池在实际用中浅充、充电、电流充等多 种情况。 具体的实旆步如下： 测试电池的容量;（２复量循环试： （３１１０电电５５ｈ（如果电中某单体电压于１ 电 电流改为０Ａ直至时间达到５５ｈ；((;.２Ｏ５-●Ｏ；÷Ｊｌｒｌ；５ｌ焉孑＝五ｃｔ荨ｕ５ｌｌ｛ｌＯ５-ｒｌ一二戮ａ，?鼬酗印ｊ？ｖ。＝眷兹;ｌｌＩＬ］ｌｌｌ｝ｉｌｌ５—-—卜…ｏ＊。.ｉ..：ｉ即协ｎｅ阳嗍-天津大学硕士学位论文２Ｏ＃”’５ＯＯ５ｌ《ａ５,Ｏ１５２Ｏ【ｌ劲蛐一…４,Ｏ,一ｏ囊钠ｅｌ图２＿４大跨度循环过程中电池的电流曲线ＰＶｄ嘶ｅｓ),。。装置所阀控式。式怕自动图—。天津大学硕士学论文第二章内容与｛图培“自动仪第三章常研究第三章常研究本论文型号ｗＲＬ作研究对象图—示。∥飞图阀控式容量特考察容量致等特对进行常温℃±℃容量测。对型号ｌ定容量容量时前时时间第五扶时时间６。对型号Ⅵ结果图—示１定容量容量。天津大学硕士学论文第三章常研究￡吕 与 刁 三多苫)测得电池的容量如表一ｌ所示。９５８４０８９７４天津大学硕士学位论文第三章光伏铅酸蓄电池常规电性能研究从表．中可以明显看到,电池的次循环中第五次恒压充电６ｈ别较大，这与电池的容量测试，的测试恒压充，显得充电，放电容量循环次的来用更符实际使点。还进行了即分ＣＯＯＯＯ并将之进行比饵坦们８６４２ｏＣ君墨 ０乏４与≈同下将同下据值作，减小提升在ＯＣ倍率下倍率下相比，了。天津大学硕士学位论文Ｃ《 篡Ｑ ∞Ｘ∞Ｑ ｏＰ Ｃ‘）∞．翌ｏ.吕望墨８７.刁为。进实验。六部组Ｖ、ｏ￡吕璺Ｃ意三￥导妖)不同.￡Ｅ百：暑 ＥＰ ∞ 工 ｏＶｏｌｔａｇｅ（ｖ）图３-７电池充电时间和恒压值之间的关系曲线ｌｉｎ,压高于１４．４Ｖ（２．３５Ｖ／单体）时，充电时间缩减量非常明显。如果考虑到试验中（ｌｏ）流限制,（ｖ）后，电池的充电时间将增加到５４０ｍ．ｍ（９ｈ）以上。如果考虑到光伏系统每日能的光时间,这的充电电压实际使用中使用值的。适的电压值为１４．１Ｖ以上.３．３．２电池电流分析效应量光伏电池充电的个于电池中为限制电池量，电池的，充电后 ，电池放出，。 ２２２４日４ｅ 出的到，与海绵状的铅反应:方(３．１）Ｐ．ｏ２‘。 ’’２方（）时可能电池上电应 ２４日２日２上述反应了浮充电流，也就我们说的电流。 本试验根据２．１．４节给出的操作规程进行了充研究。 方(３．３）天津大学硕士学位论文第三章光伏铅酸电池常规电能研究＾／＼）ｍｏ∞皇ｏ＞图３—８电流试验曲线根据每次充电阶段最后四小时充电中电流值分得出其与充电电压 的关系如图３．９所示。图３．９恒压充电电压和电流关系曲线从图３-９可以看出，随着充电电压的升高，电流（图中电流坐已经转换为实际电流和Ｉｌｏ充电电流的比)明显增加。如果从使用者和延长电池寿命的 角度出发，较低的比较有利的。铅酸必须严格超过再化会产天津大学硕士学位论文第三章光伏铅酸电池常规电能研究从内部形成定力述化学反发化学储器件变成了发热器件变成了热器发热比富液铅酸多贫液很好地进行热交体，，电池出的对给定低小，往往说内阻比较大，这适使用的.±下开路状态储存了６０天，搁置前后都按照。电搁ＡｏＣ下的储存能一般强于ｌＯｏ％ＳＯＣ状态下的储存内电时的，有进行满态储存。天论文第第光伏系统铅酸蓄的使通常包括标称容量、储存、以及 容量衰减。标准容量储存属于常规的能，的窖量衰减对于，是为的程中，电的容量衰减都于规于循使过程中的寿命即循寿命这里采模拟际 使过程的变ｓｃ循加速寿命试的方法对光伏铅酸的循进行分析一方面给出光伏铅酸蓄的循另一方面也给出于考察 光伏铅酸蓄容量衰减的合适方法的建议。变ｓｃ循寿命高级循阶段分析高级循过如所示高级循过压根据论流值(圈可以推算出其每循过ｓｃ状值如所示.天论文第’钧∞１０＆Ｏ孽笔警秽孽荨鬈缓∥＇∞Ｏ’‘Ｉ‘‘。－肿ｂａ主二嗽ｌ，一——、。／＼”＼ ＼，一９Ｂ＇Ｏ芭／／摹：一；善一。｝溉,，，ＯＯ母２~＿－－＿－－－＿－＿－－－竺竺二■,？??????？?？????？??？?？？?▲＾●￡邕皇…▲▲＾▲●▲▲▲▲▲▲▲▲▲▲●▲‘１２．Ｏ １１．５１１．Ｏ宝１０．５ １０．００５１０１５２０Ｃｙｄｅ ｎｕｍｂｅＨｎ）图４．３高量级循环过程中不同周次相同ＳｏＣ点的电压比较从图中可以看出，在高量级循环中，不同小循环中相同ＳｏＣ点的电压变化 不大，可以认为对于光伏电池来说过充电状态的使用状态对电池负载电压的影天津大学硕士学位论文第四章光伏铅酸蓄电池循环特性研究响并不大.４．１．２低量级循环特性研究电池在高量级循环之后以Ｉｌｏ电流放电５．５ｈ，即理论ＳｏＣ变为４５%，在此低 ＯＣ下进行低量级循环实验。如图４．４所示.岂 量墨图４－４电池低量级循环过程中的电压曲线电池在低量级循环过程中，电池的电压循环次的变化较大， 高量级循环中ＳｏＣ，理论ＳＯＣ如图４．５所示.５。Ｏ－。？。ｉ聪霉礅｜彤嬲臻嘲！器珊’节弼秽”㈨４≯哪≈豫鬻必１。１一？删～繁惟钧＼'／＼－苞ｏｉ；＼／：Ｉ霭；－,Ｏ蠲～？Ｏ'Ｄ神ｏ＂椭ｅ嗍图４．５低量级循环过程中单次循环过程中电池ＳＯＣ理论值．３３．天津大学硕士学位论文第四章光伏铅酸蓄电池循环特性研究也就是说理论上低量级循环过程中电池的ＳｏＣ值一直处于２０％４５的低ＳＯＣ区间。然而，实际ＳＯＣ值的变化并非如此,电池在循环过程中,不断有能 量积累，循环次数达到７次以上后，电池实际ＳＯＣ值最大值已经达到７０％以上(图４．６）.ＴＩｍｅ（ｍｉｎ）图４．６电池低量级循环过程中实际ＳｏＣ值在测试中，电池的ＳＯＣ是根据充电时间充电电电池的量（是 过的实际量）测的。如果电池量的,电池的实际ＳＯＣ然充电的ＳＯＣ理论,而电的ＳｏＣ理论低。低ＳＯＣ循 环中ＳＯＣ的理论值最低达到２０％ＳｏＣ，这如果电池量大于２０％， 电池实际上是处于过电的。在过电，蓄电池的于一Ｓ０４的而积在大的ＰＳ０４上，大结Ⅵ阻Ａ化的几率大于一般铅蓄电池。４．１．３大跨度循环阶段分析之后进行了规另（）又进行了跨度所天津大学硕１：学位论文ｌ罔４７电池大跨度循环过程中的电压曲线大跨度循环实际上是ｓＯｃ变化范围大的量级循环其特点是电池的 ｓｏｃ值跨度大，充电值ｌＯｏ％．电至５０％，在实际循叫过程中电池的ｓＯｃ特性有点类似高量级循环，如图４．８所示。９０ Ｏ＼＼＼一一＼舌。ｏ ｏ ７００／／／／／∞ｎｍ ４ｍ４０ ０ ＇０ ２．０ ５０ ６ｍ７ ０ｔｌｍｅ【ｈ】图４＿８大跨度循环过程中单次循环过程中电池ｓＯｃ理论值天津大学硕士学位论文第四章光伏铅酸蓄电池循环特性研究４．１．４循环过程中的容量衰减 电池在每次经历如图２．１所示的大循环之后，都进行了容量测试如图４．９所示。Ｔｊｍｅ（ｍｉｎ）图４．９电池大循环后容量测试电池第一次大循环容量测试两次放电容量分别为２６．２４和２６．１ ５Ａｈ，第二次大循环容量测试三次放电容量分别为１９．４０，１８．８８，１８．３５Ａｈ。结果显示，两次 大循环之后,电池的容量衰减显著.该循环特性测试方法设计的初衷是放弃加速试验方法,采用模拟电池的实际 用的方法测试电池的容量衰减。是，该循环方法中电和放电采用 在一个大跨度循环之后进行容量测，循环中容量是衰减的显。，研究循环中的Ｏ的电容量衰减的。４．２加速测试研究加速测试是在度的，是电（ｌ）的放电的容量测试实验,的容量测试。循环次为５０次.第二章经，测试Ａ的，在电的，实际用。天津大学硕士学位论文第四章光伏铅酸蓄电池循环特性研究图４一１０电池整个加速循环显的进行分,电池的电电的循环次的大，放电电循环次的加显如图４一ｌｌ所示.￡吕要多图４．１ｌ循环过程中电池的放电电池循环过程中容量衰减如图４．１２所示，图中电池的分是电 池的容量４５Ａｈ计的该显示电池的容量７０速衰减到天津大学硕士学位论文第四章光伏铅酸蓄电池循环特性研究４５，后衰减的速度。过进一试验为图中显示的容 量衰减是电池实的容量衰减，是为电池电的“假性容量衰 减＂图４．１２电池循环过程中的容量衰减效率电效率从图中看出，循环寿命测试中,电池的充电效率非常高从９６％左右迅速升 高到了９９％，这表明在充电过程中,电池基本上没有析气电流而没有析气电流天津大学硕士学位论文第四章光伏铅酸蓄电池循环特性研究正是电池充电不足的重要标志之一。在电池完成５０次循环之后，我们重新对电池进行了容量恢复测试，充电条件设置为光伏蓄电池充电至１４．５Ｖ后恒压８小时。试验数据如下表１所示。表４—１电池循环后次容量测试数据测试容 第５０次循环中电池容量循环后第一次容量测试循环后第次容量测试循环后第次容量测试(循环后第四次容量测试循环后第次容量测试(电池容量(１６．０ １．１４ ．５．４６ ６．４ ．４．总与问题探讨４．．１关于电池循环特性研究电池循环寿命对光伏系统很ｗｅａｕｅｒ该方法使用高量级试验１１ｉ曲ｌｅＶｅｌｃｙｃｌｉＩｌｇ来模拟光伏电池在夏季使用时过充电、浅电的状态下的使用状态；用量级试验１０ｗｌｅｖｅｌｃｙｃｌｉｎｇ来模拟光伏电池在ｓｐａｎ在冬季充电不足状态下的使用状用大跨度循环试验１ａｒｇｅｃｙｃｌｉｎｇ)来模拟光伏电池在有阴天和季节变化时，反复的深度充电使用过程。荷电６０天贮存 试验，主要是模拟电池经过夏天个月贮存的电能到冬天损失多小。全球光伏认证计划ＰＶＧＰ提出的光伏蓄电池的认证试验方法，ＰＶＧＰ命测试方法也存在充电不足的缺陷。天津大学硕士学位论文第四章光伏铅酸蓄电池循环特性研究电池在大循环过程中，由于生成了粗大的Ｐｂ０４晶体，消耗了一部分硫酸， 造成Ｈ０４密度于正常值，而且少了活性物质的量。同时由于粗大的Ｐｂ０４ 晶体会覆盖部分正常反应面积,增大了电池的阻，导致电池容量下降，甚 至使电池失效。这正好解释了为什么大部分电池经过一个大循环后容量下降 的原因。 ＶＲＩ，电池，采用Ｐｂａ金为板栅材料、贫液式设计、ＧＭ隔板和氧复 技术，硫酸电解液的量往往起到了限制容量的作用。在过电过程中，当电解 液中的Ｈ０４因参与电反应而被耗尽时,在电解液几乎呈中性甚至弱碱性的环 境中，作为电产物的Ｐｂ０４的溶解度却,.．,ⅥＡ池热比较小,也Ａ本身就贫损失很易造成容循环在循环过在过的在充不统铅池实际使情设计循环,池的ｏ以得到部分效控制不出状态采压控制，样文献［】认为电循环约相于左右浅充循环样５次约以完成ｌｏｏＯ次浅充循环于３本就池。天津学硕士学位论文论文模拟实际使状态,分别采Ｖ Ｇａｐ来源于动车ⅥＡ式铅蓄池对池循环进行了研究.对了统铅蓄（Ｖ５ｈＶ５ｈ同使条件循环制铅蓄池循环以得出如几点论：、Ｄ酞Ｕｗｅａｕｒ教授提出变ｏ测验曲Ｖｌｎｇ验(ｗ跨验ａｒｇｓｐａｎｌｅＶｅｌｎｇ)ｃｙｃｌｉｎｇ）成速验采模拟池真实使状态来研究考核、池衰 减点该均采间控制使考充来维持ｏ稳定长期造成池失水在运行,处不状态运行引起池容,并且Ｏ稳定住逐渐,偏模拟 仅Ｍａｒｏ Ｃｙｃｌｅ之后才进行缺乏判断循环否 衰减显.,研究者只依赖不同循环相同ｏＣ点压来判 断衰减趋势、全球认证计划（Ｇ）提出验该优 点快来考察蓄池循环耐久清晰确操作衰减标准该案主要缺点在于仅仅池否 符合某定充条件不适于分析研究池实际运行情验该循环在充不缺陷。、验证ＤＵｗｅａｕｒｓｏＶＧ都存导致池急剧衰减但衰减并非完全池的真实衰减蓄池以通过提充间恢复已经损失池.、管目前还没成标准真实统ⅥＡ电使研究基础上提出了案即改进ＶＧ,适当延长充电时间，既能解决充电不足的问题,又能加速测试电池的寿命。５、实验用的Ⅵ也Ａ铅酸蓄电池的基本电性能均能满足光伏系统用蓄电池的要求，电池的均一性、充电效率和荷电保持能力较好。天津大学硕士学位论文参考文献参考文献【１］殷志强，孟宪，向太阳索取一中国太阳光一热与光一电应用现状与展望,太阳 能学报,２００３，（２４）：５７５~５８８ ［２]欧阳名三，独立光伏系统中蓄电池管理的研究,博士学位论文，合肥工业大学，２００４］蓄电池１，４：４３４７[４］，，蓄电池)，：工业，１８８ ［５国，王，保光，铅酸蓄电池的展，电，１８１２：２５２［，Ⅵ也Ａ蓄电池的用和电力系统１８，：２３２[７］铅酸蓄电池充电电与，２００３：２３２［８］，，，蓄电池中的应用太阳能学报［］王，李光伏电系统中蓄电池寿命,蓄电 池,２００２（２５ １５４［１０，文，，太阳能光伏系统用Ⅵ也Ａ电池性能,蓄电池，２００３（１）：２２２４ ［１ １］,：ｂ,ｄｄ，ｏ，２００（５：１４１１５２］郭炳煜新青,化——原及制造南大学，２００３，１３７１４０.［１３]，铅酸蓄电池的和，蓄电池，１５２）３８４０ 【１４］王志，蓄电池理用，：中国１８［１５马，能蓄电池,大用电２００，（４：４０４３［章宁琳新型负极材料哈尔并,２０００［１ ７，４０：１~１５ＡｄＡｄ，Ｐ，２，天津大学硕士学位论文参考文献［安新纪凌浅站环境，７[研２３４,７８,１【李宣富杨海平等)４[》２ｌ(Ｐ４[１４４讨然第二版)机械出版社,北京:ＨａｎｄｂｏｏｋｏｆＳｅｃｏｎｄ哪Ｓｔｏｍｇｅ Ｂａ嘶ｅｓ锄ｄ Ｃｈａｒｇｅ Ｒｅ刚ａｔｏｒｓＳｙｓｔｅｍｉｎ ｈｏｔｏｖｏｔａｉｃＳｙｓｔｅｓＦｉＩａｌＲ印ｏｎＥｘｉｄｅＭａｎａｇ啪ｅｍ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｏ野ＣｏｍｐａｎＭ Ｄｅｓｉ弘血ｃｉｐｅｓ？ＥＲＲｅｎｅｗａｂｅ Ｅｎｅ嚼’Ｃｏｎ臼ｏｌｉｎＳｔａＩｄ砧ｏｎｅ ｈｏｔＯｖｏｈａｉｃＦｅｂｒｕａ呵】ａｎｌｅｓａｔｅｓａｎｄｈａｒｇｅＳｔａｎｄ－灿ｏｎｅｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃＳｙｓｔｅＩＩｌｓ…Ｆｕｎｄａ脒Ｉｎｔａｌｓａｎｄ ｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳａｎｄｊａ ＮａｔｉｏｎａｌＬａｂｏｒａｔｏｒｉｅｓ ｈｏｔｏｖｏｈａｉｃ Ｂｏｘ Ｓｙｓｔｅ腿卵ｉｃａｔｉｏｎｓ Ｄ印ｔｏｂｕｑｕｅｒｑｕｅＮＭｌ－Ｊａｎｕａ巧ｌ［３４】ＢａｔｅＷＧｕｉｄｅ ｆ．ｏｒ ＳｍａｌｌＳｔａｎｄ触ｏｎｅＰＶ ＳｙＳｔｅｌ：ｎｓ．耵三Ａ ＰＶＰＳＴａｓｋⅡＩ夕９Ｊ，２乃［３５】赵春华，防止蓄电池早期失效延长其使用寿命电源技术，２００１，６）：４４５．４４６ 【３６王秋虹张捷，阀控式铅蓄电池失效原因及其容量恢复，蓄电池，１９９８，（４）：３~５［３７]王金良等，脉冲技术应用于失效铅酸蓄电池恢复的研究，电池工业，２００１,（２）：５１．５３天津大学硕士学位论文参考文献［３８]ＣＣＢⅥ辽Ｍｅ Ｉ也ＧＵＡＴｍａｎｌ,ＡＡＣＩ（ⅥＡ）Ｂ ＡｎＵｓｅｒＩｓｉＩｌｓｕｔｉｏｎＣＣＢ Ｉｎｄｕｉａｌ ＢａｔｅＣｏ．,ｔｄ．【３９７工.Ａ ＢＡＩｒ［!：，ＩＴＡＩ ［４０】Ｓｅａｌｅｄ ｌｅａｄａｉｄｉｅｏｂａｔ耐ｅｓ ｔｅｈｌｌｉａｌ ｈａｎｄｂｏｏｌ（’ＰｏＷＳｏＮＩＣＣｏ．ｔｄ，ＵＳＡ Ｓａｎ【４１Ｐ．ＳｔｅＶｅｎｓｏｎ，Ｉｎｔｅｒａｌｏｎｄｉｔｉｏｎ ｍｏｎｉｔｏｒ ｆｏｒ ｖａｌｖｅｒｅｕＩａｔｅｄ ｌｅａｄａｉｄ ｂａｔｔｅｒｉｅｓ，Ｊｏｕｍａｌ ｏｆ Ｐｏｗｅｒ Ｓｏｕｒｅｓ １ ４４（２００５５ １ ３５２０．４４．天津大学硕士学位论文发表论文和科研情况说明发表论文和科研情况说明参与的科研项目：（１）本人参与了“世界银行光伏电池性能测试评估’项目的 科研工作;（２本人参与了国家８６３“小容量车用