鉛酸蓄電池是目前應用最廣的儲能電池。本系列的上半部分已經詳解了鉛酸蓄電池的工作原理和種類兩方面內容,今天將從蓄電池組管理和蓄電池的選型與設計兩方面進行詳解!
鉛酸蓄電池一般采用三段式充電模式:
第一階段:快充模式,恒流充電階段,以充電器最大的輸出電流對電池快速充電,充電時間取決于電池容量和開始充電時電池狀態。
第二階段:均充模式,恒壓充電階段,充電器充電電壓保持恒定,充入電量繼續增加,電池電壓緩慢上升,充電電流下降。
第三階段:浮充模式,蓄電池基本充滿,充電電流下降到低于浮充轉換電流,充電電壓降低到浮充電壓。
電池充電電流一般以電池容量C的倍數來表示。舉例來講,如果電池容量C=100Ah,充電電流為0.1C則為0.1×100=10A。鉛酸免維護電池的最佳充電電流為0.1C左右,充電電流決不能大于0.3C。充電電流過大或過小都會影響電池的使用壽命。
額定電壓為2V的單體電池,一般浮充電壓設置為2.2-2.3V。均充電壓設置為2.3-2.5V,如果充電電壓過高,電池易失水,發熱變形,反之會使電池充電不足,充電電壓異常,可能由充電器配置錯誤引起,或因充電器故障造成。
在電池使用過程中,電池放出的容量占其額定容量的百分比稱為放電深度(depth of discharge,DOD)。放電深度的高低和電池壽命有很深的關系,放電深度越深,其充電壽命就越短,因此在使用時應盡量避免深度放電。
蓄電池放電深度在10%~30%上下為淺循環放電;
放電深度在40%~70%上下為中等循環放電;
放電深度在80%~90%上下的為深循環放電。
一般來說,蓄電池長期運行的每日放電深度越深,蓄電池壽命越短,放電深度越淺,蓄電池壽命越長。淺循環放電有利于延長蓄電池壽命。蓄電池淺循環運行,有兩個明顯的優點:第一,蓄電池一般有較長的循環壽命;第二,蓄電池經常保有較多的備用安時容量,使光伏系統的供電保證率更高。根據實際運行經驗,較為適中的放電深度是60%到70%。
蓄電池都有自放電現象,如果長期放置不用,會使能量損失掉,因此需定期進行充放電。工程技術人員可以通過測量電池開路電壓來判斷電池的好壞,以12V電池為例,若開路電壓高于12.5V,則表示電池儲能還有80%以上。若開路電壓低于12V,則表示電池儲能不到30%,電池已處于“彈盡糧絕”的地步。 免維護電池由于采用吸收式電解液系統,在正常使用時不會產生任何氣體,此時電池內壓就會增大,會將電池上方的壓力閥頂開,嚴重的會使電池鼓脹、變形、漏夜甚至破裂,這些現象都可以從外觀上判斷出來,如果發現上述情況應立即更換電池。
電池應盡可能安裝在清潔、陰涼、通風、干燥的地方,并要避免受到陽光、加熱器或其他輻射熱源的影響。電池應立正放置,不可傾斜角度。每個電池之間端子的連接要牢固。
環境溫度對電池的影響較大。環境溫度過高,會使電池過充產生氣體;環境溫度過低,則會使電池充電不足著都會影響電池的使用壽命。因此環境溫度在25℃左右最好。
電池在使用一定時間后應進行定期檢查,例如:觀察其外觀是否異常、測量各電池的電壓是否平均等。如果長期不停電,電池會一直處于充電狀態,這樣會使電池的活性變差,因此即使不停電,也需要定期進行放電試驗,以確保電池保持活性。放電試驗一般可三個月進行一次,做法是逆變器帶載,最好在50%以上,放電持續時間視電池容量而定,一般為幾分鐘至幾十分鐘。
表示在一定條件下(放電率、溫度、終止電壓等)電池放出的電量,即電池的容量,通常以安培*小時為單位,蓄電池電壓有2V、6V、12V三種。蓄電池組的可用電量和蓄電池的串并聯沒有關系,只和數量有關系,可用電量=電壓*容量*數量*放電深度,如蓄電池組,共4個12V/200AH,放電深度0.7,則可用電量=12*200*4*0.7=6720VAH。
(1) 放電率對電池容量的影響
鉛蓄電池容量隨放電倍率的增大而降低,也就是說放電電流越大,電池的容量就越小。比如一只10Ah的電池,用5A放電可以放2小時,即5×2=10 ;用10A放電只能放出47.4分鐘的電,合0.79小時,其容量僅為10×0.79=7.9Ah,所以對于給定電池在不同時率下放電,將有不同的容量。
(2) 溫度對電池容量的影響
溫度對鉛酸蓄電池的容量影響較大,一般隨溫度降低容量會下降,當電解液溫度降低時,電解液粘度增大,離子受到較大的阻力,擴散能力下降,電解液電阻也增大,使電化學反應阻力增加,一部分硫酸鉛不能正常轉化,充電接受能力下降,結果導致蓄電池容量下降。
(3)終止電壓對電池容量的影響
當電池放電至某一個電壓值以后,產生電壓急劇下降,實際上所獲得的能量非常小,如果長期深放電,對電池的損害相當大。所以必須在某一電壓值終止放電,該截止放電電壓叫放電終止電壓,設定放電終止電壓,對延長蓄電池使用壽命意義重大。
(1)組件的電壓和蓄電池的電壓要匹配,PWM型控制器太陽能組件和蓄電池之間通過一個電子開關相連接,中間沒有電感等裝置,組件的電壓是蓄電池的電壓1.2-2.0倍之間,如果是24V的蓄電池,組件輸入電壓在30-50V之間,MPPT控制器,中間有一個功率開關管和電感等電路,組件的電壓是蓄電池的電壓1.2-3.5倍之間,如果是24V的蓄電池,組件輸入電壓在30-90V之間。
(2) AGM蓄電池的充電電流一般為0.1C10左右,快速充電不超過0.15C10,例如1節鉛酸蓄電池12V200AH,充電電流一般在20A到30A之間,最大不能超過40A,GEL膠體電池充電電流可以適當加大到0.2 C10;
蓄電池的放電電流一般為0.2C10-0.5C10,不同類型的蓄電池,放電電流相差較大,AGM蓄電池最大1C10,GEL膠體電池最大可以到2C10,鉛碳電池最大可以到5C10。
(3)光伏離網系統中,負載的用電量不是固定的,在計算蓄電池的總電量時,要根據用戶的要求來設計,對用電要求較高的用戶,蓄電池可用電量要大于用戶用電量的最高值,對于一般用戶,蓄電池可用電量等于用戶用電量的平均值。
(4)同一個蓄電池組,要保證蓄電池是同一個型號。盡量使蓄電池串聯,使所以蓄電池的充電和放電均衡。蓄電池并聯的個數最好不超過3組,如果超過了 ,要考慮加入BMS蓄電池管理系統。
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