太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理與應(yīng)用技術(shù)第4章 蓄電池.ppt

第4章光伏蓄電池 第4章光伏蓄電池 光伏蓄電池 電能 化學(xué)能 第4章光伏蓄電池 光伏發(fā)電系統(tǒng)中 蓄電池是重要組成部件 由于太陽光變化無常 光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出也變化無常 因此光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能需要蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)存和調(diào)節(jié) 在日照不足發(fā)電很少或需要維修光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí) 蓄電池也能夠提供相對(duì)穩(wěn)定的電能 蓄電池的投資占系統(tǒng)總投資的20 25 蓄電池的合理選擇 正確使用和維護(hù)等 是光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行 管理中至關(guān)重要的問題 4 1光伏蓄電池概述 4 1 1蓄電池簡(jiǎn)介化學(xué)電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能的裝置 分為原電池和蓄電池兩大類 原電池的活性物質(zhì)只能利用一次 放完電后廢棄 又稱一次電池 蓄電池放電后可以用與放電電流相反的電流進(jìn)行充電 重新獲得復(fù)原而再次使用 又稱二次電池 能量轉(zhuǎn)換過程是可逆的 電能 化學(xué)能 4 1光伏蓄電池概述 4 1 1蓄電池簡(jiǎn)介蓄電池的分類 鉛酸蓄電池 鎘鎳 NiCd 蓄電池 氫鎳 NiMH 蓄電池 鋰離子 Liion 蓄電池 蓄電池的主要技術(shù)指標(biāo) 工作電壓 放電曲線上的平臺(tái)電壓 蓄電池容量 常用安時(shí) A h 或毫安時(shí) mA h 表示 工作溫區(qū) 正常放電溫度范圍 循環(huán)壽命 正常工作的充 放電次數(shù) 蓄電池的特性曲線 充電曲線 放電曲線 充放電循環(huán)曲線 溫度曲線 儲(chǔ)存曲線 等光伏發(fā)電系統(tǒng)使用最普遍的是閥控密封式鉛酸蓄電池 Valve RegulatedLeadAcidBattery VRLA 4 1光伏蓄電池概述 4 1 2鉛酸蓄電池的基本概念 1 單體蓄電池單體蓄電池指蓄電池的最小單元 格 2 蓄電池組蓄電池組由單體蓄電池串聯(lián)和并聯(lián)組成 以滿足存儲(chǔ)大容量電能的需要 其作用是儲(chǔ)存太陽電池方陣發(fā)出的電能并隨時(shí)向負(fù)載供電 3 電池充電電池充電是外電路給蓄電池供電 使電池內(nèi)發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 從而把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能而儲(chǔ)藏起來的操作 4 過充電過充電是對(duì)完全充電的蓄電池或蓄電池組繼續(xù)充電 4 1光伏蓄電池概述 5 熱失控?zé)崾Э厥侵感铍姵卦诤銐撼潆姇r(shí)充電電流和電池溫度發(fā)生一種積累性的增強(qiáng)作用并逐步損壞蓄電池現(xiàn)象 VRLA蓄電池過充時(shí)正極產(chǎn)生的大量氧氣在負(fù)極復(fù)合 復(fù)合反應(yīng)產(chǎn)生的熱使蓄電池溫度進(jìn)一步升高 溫度升高又使電池內(nèi)阻下降 導(dǎo)致浮充電流增大 這樣 增大的浮充電流使蓄電池溫度升高 升高的溫度又使浮充電流增大 如此反復(fù)形成惡性循環(huán) 熱失控 VRLA鉛酸蓄電池 熱失控 故障的原因 電池失水 單格電池提前失效故障 充電器與鉛酸蓄電池組不匹配 充電電壓過高 電池的氧循環(huán)氣路過于暢通 4 1光伏蓄電池概述 6 放電在規(guī)定的條件下 電池向外電路輸出電能的過程 7 活性物質(zhì)在電池放電時(shí)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)從而產(chǎn)生電能的物質(zhì) 或者說是正極和負(fù)極儲(chǔ)存電能的物質(zhì)統(tǒng)稱為活性物質(zhì) 8 板極硫化電池放電后未及時(shí)充電 或長(zhǎng)時(shí)期處于半放電或充電不足 甚至過充電情況下或者長(zhǎng)時(shí)間充電和放電都會(huì)形成難溶的PbSO4晶體 無法恢復(fù)原來的狀態(tài) 板極硫化 板極硫化導(dǎo)致充電困難或電池失效 4 1光伏蓄電池概述 9 容量容量是在規(guī)定的放電條件下電池輸出的電荷 其單位常用安時(shí) A h 表示 能量和比能量 能量蓄電池的能量是指在一定放電制下 蓄電池所能給出的能量 通常用W表示 其單位為瓦時(shí) W h 理論能量可以用理論容量和電動(dòng)勢(shì)的乘積表示 實(shí)際能量為一定放電條件下的實(shí)際容量與平均工作電壓的乘積 比能量蓄電池的比能量是單位體積或單位重量 質(zhì)量 的蓄電池所給出的能量 分別稱為體積比能量 W h L 和重量比能量 W h kg 4 1光伏蓄電池概述 功率和比功率 功率蓄電池的功率是指蓄電池在一定放電制下 在單位時(shí)間內(nèi)所給出的能量的大小 通常用P表示 單位為瓦 W 理論功率為一定放電條件下的放電電流與蓄電池電動(dòng)勢(shì)的乘積 實(shí)際功率為一定放電條件下的放電電流與平均工作電壓的乘積 比功率是指單位體積或單位質(zhì)量的蓄電池輸出功率 分別稱為體積比功率 W L 和質(zhì)量比功率 W kg 比功率是蓄電池的重要的技術(shù)性能指標(biāo) 蓄電池的比功率大 表示它承受大電流放電的能量強(qiáng) 4 1光伏蓄電池概述 10 相對(duì)密度相對(duì)密度是指電解液與水的密度的比值 用來檢驗(yàn)電解液的強(qiáng)度 相對(duì)密度與溫度變化有關(guān) 25 時(shí) 滿充的電池電解液相對(duì)密度值為1 265 密封式電池 相對(duì)密度值無法測(cè)量 純酸溶液的密度為1 835g cm3 完全放電后降至1 l20g cm3 大部分鉛酸電池的密度在1 1 1 3g cm3范圍內(nèi) 滿充之后一般為1 23 1 3g cm3 高溫或者低溫中的電池 相對(duì)密度也會(huì)受影響 4 1光伏蓄電池概述 11 運(yùn)行溫度溫度對(duì)電池性能影響很大 電池運(yùn)行一段時(shí)間 就感到燙手 鉛酸電池具有很強(qiáng)的發(fā)熱性 當(dāng)運(yùn)行溫度超過25 每升高10 鉛酸電池的使用壽命就減少50 所以電池的最高運(yùn)行溫度應(yīng)比外界低 運(yùn)行溫度變化超過 5 時(shí)應(yīng)帶溫度補(bǔ)償充電措施 電池溫度傳感器應(yīng)安裝在陽極上 且與外界絕緣 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 4 2 1鉛酸蓄電池的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 鉛蓄電池由正極板 負(fù)極板 隔板 電槽及電解液組成 活性物質(zhì) 正極 PbO2 負(fù)極 Pb 電解液 H2SO4電化學(xué)反應(yīng)同時(shí) e H HSO4 不斷產(chǎn)生 不斷復(fù)合 圖4 1VRLA蓄電池的基本結(jié)構(gòu) 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 1 極板極板由板柵和活性物質(zhì)組成 板柵是極板的骨架 用于支撐活性物質(zhì) 傳導(dǎo)電流 1 正極板 陽極 陽極指發(fā)生氧化反應(yīng)的電極 鉛酸蓄電池的陽極板就是正極 它是以結(jié)晶細(xì)密 疏松多孔的二氧化鉛作為儲(chǔ)存電能的活性物質(zhì) 正常為紅褐色 鉛酸蓄電池的每個(gè)單元也分正極和負(fù)極 陽極是放電時(shí)的負(fù)極 充電時(shí)的正極 2 負(fù)極板 陰極 負(fù)極指發(fā)生還原反應(yīng)的電極 負(fù)極板是放電時(shí)的正極 充電時(shí)的負(fù)極 負(fù)極 陰極板 是以海綿狀的金屬鉛作為儲(chǔ)存電能的物質(zhì) 正常為灰色 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 2 隔板在電池兩極板組間插入的隔離物 防止正 負(fù)極板相互接觸而發(fā)生短路和活性物質(zhì)脫落 隔板由防止?jié)B透離子的材料制成 主要有AGM 超細(xì)玻璃纖維 隔板和PVC SiO2隔板兩類3 容器容器用于盛裝電解液和支撐極板 硬橡膠式及塑料槽 4 電解液含有可移動(dòng)離子 具有離子導(dǎo)電性的液體或固體物質(zhì)叫做電解液 一般為稀硫酸 有一部分做成膠體 電解液在鉛酸蓄電池中的作用是 參加電化學(xué)反應(yīng) 溶液正 負(fù)離子的傳導(dǎo)體 極板溫升的熱擴(kuò)散體 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 4 2 2鉛酸蓄電池的工作原理鉛酸蓄電池由兩組極板插入稀硫酸溶液中構(gòu)成 電極在完成充電后 正極板為二氧化鉛 負(fù)極板為海綿狀鉛 放電后 在兩極板上都產(chǎn)生細(xì)小而松軟的硫酸鉛 充電后又恢復(fù)為原來物質(zhì) 鉛酸蓄電池在充電和放電過程中的可逆反應(yīng)理論比較復(fù)雜 目前公認(rèn)的是 雙硫酸化理論 其含義 放電時(shí) 兩電極的有效物質(zhì)和硫酸發(fā)生作用 均轉(zhuǎn)化為硫酸化合物 硫酸鉛 充電時(shí) 又恢復(fù)為原來的鉛和二氧化鉛 如圖4 1 b 所示 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 1 鉛酸蓄電池電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生鉛酸蓄電池充電后 正極板的PbO2在硫酸溶液中水分子的作用下 少量與水生成可離解的不穩(wěn)定物質(zhì) 氫氧化鉛 Pb OH 4 氫氧根離子在溶液中 鉛離子 Pb4 留在正極板上 因此正極板上缺少電子 同時(shí)負(fù)極板的Pb與電解液中的H2SO4發(fā)生反應(yīng) 變成鉛離子 Pb2 鉛離子轉(zhuǎn)移到電解液中 負(fù)極板上留下多余的兩個(gè)電子 2e 可見 在未接通外電路時(shí) 電池開路 由于化學(xué)作用 正極板上缺少電子 負(fù)極板上多余電子 兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差 這就是電池的電動(dòng)勢(shì) 鉛酸蓄電池單體 格 的電動(dòng)勢(shì)為2 0V 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 2 鉛酸蓄電池充 放電過程的電化學(xué)反應(yīng)蓄電池充 放電時(shí) 正極 負(fù)極活性物質(zhì)和電解液同時(shí)參加化學(xué)反應(yīng) 鉛酸蓄電池充 放電化學(xué)反應(yīng)的方程式如下 正極電解液負(fù)極正極水負(fù)極放電過程 PbO2 2H2SO4 Pb PbSO4 2H2O PbSO4充電過程 PbO2 2H2SO4 Pb PbSO4 2H2O PbSO4化學(xué)反應(yīng)的同時(shí) 有電子和離子的產(chǎn)生 正極 PbO2 H2SO4 PbSO4 H2O負(fù)極 Pb H2SO4 PbSO4 H2 總反應(yīng) PbO2 2H2SO4 Pb2PbSO4 2H2O 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 鉛酸蓄電池在充 放電過程伴隨著的副反應(yīng)為2H2O 2H2 O2 2Pb O2 2PbOPbO H2SO4 PbSO4 H2O該反應(yīng)使電池中水分逐漸損失 需不斷補(bǔ)充純水才能保持正常使用 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 4 2 3鉛酸蓄電池的分類和命名1 鉛酸蓄電池的分類 1 按照電解液數(shù)量和電池槽結(jié)構(gòu)分類 傳統(tǒng)開口式鉛酸蓄電池 開口半密封式結(jié)構(gòu) 電解液處于富液狀態(tài) 使用過程中需要加水調(diào)節(jié)酸密度 閥控密封式鉛酸蓄電池 Valve RegulatedLeadAcidBattery VRLA 全密封式結(jié)構(gòu) 電解液為貧液狀態(tài) 使用過程中不需要進(jìn)行加水或加酸維護(hù) 免維護(hù) AGM電池 主要采用AGM 玻璃纖維 隔板 電解液被吸附在隔板孔隙內(nèi) GEL電池 主要采用PVC SiO2隔板 電解質(zhì)為已經(jīng)凝膠的膠體電解質(zhì) 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 表4 1AGM電池與GEL電池結(jié)構(gòu)比較 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 表4 2AGM電池與GEL電池性能比較 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 2 按照電池的用途分類 循環(huán)和啟動(dòng)使用電池 鐵路電池 汽車電池 太陽能電池 電動(dòng)車電池 牽引電池等類型 浮充使用電池 浮充電池主要是后備電池 3 按照電池的使用環(huán)境分類 固定型電池 主要用于后備電源 廣泛用于郵電 電站和醫(yī)院等 最大要求是安全可靠 因其使用固定在一地方 重量不是關(guān)鍵問題 移動(dòng)型電池 主要有內(nèi)燃機(jī)車用電池 鐵路客車用電池 摩托車用電池 電動(dòng)汽車及牽引車用電池等 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 2 蓄電池的命名方法 型號(hào)組成及其代表意義蓄電池名稱由單體蓄電池格數(shù) 型號(hào) 額定容量 電池功能或形狀等組成 圖4 2 當(dāng)單體蓄電池格數(shù)為1時(shí) 2V 省略 6V 12V分別為3和6 各公司的產(chǎn)品型號(hào)有不同的解釋 但產(chǎn)品型號(hào)中的基本含義相同 表4 3為常用字母的含義 圖4 2蓄電池名稱的組成 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 表4 3蓄電池常用字母的含義 例 GFM 500 1個(gè)單體 G為固定型 F為閥控式 M為密封 500為10小時(shí)率的額定容量 6 GFMJ 100 6為6個(gè)單體 電壓12V G為固定型 F為閥控式 M為密封 J為膠體 100為10小時(shí)率的額定容量 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 廣泛應(yīng)用于太陽能 風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng) 太陽能路燈 廣告箱等領(lǐng)域的蓄電池型號(hào) 規(guī)格如表4 4 表4 5所示 供選用參考 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 表4 412V系列免維護(hù)鉛酸蓄電池 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 表4 512V系列膠體蓄電池 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 4 2 4蓄電池的性能參數(shù) 鉛酸蓄電池 1 蓄電池的電壓 1 蓄電池電動(dòng)勢(shì) E 蓄電池的電動(dòng)勢(shì)在數(shù)值上等于蓄電池達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的開路電壓 它是由蓄電池電極的活性物質(zhì)與電解質(zhì)的電化學(xué)特性決定的 鉛酸蓄電池的電動(dòng)勢(shì)與硫酸密度的關(guān)系如圖4 3所示 由圖可知 硫酸密度增加 在硫酸密度為1 05 1 300g cm3范圍時(shí) 蓄電池電動(dòng)勢(shì)的值也相應(yīng)增加 呈線性關(guān)系 圖4 3蓄電池電動(dòng)勢(shì)與硫酸密度的關(guān)系 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 1 蓄電池電動(dòng)勢(shì) E 蓄電池的電動(dòng)勢(shì)可以從下面近似公式得出E 0 85 d 4 1 式中 0 85為VRLA蓄電池的電動(dòng)勢(shì)常數(shù) d為電解液的比重 單位采用g cm3 圖4 3蓄電池電動(dòng)勢(shì)與硫酸密度的關(guān)系 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 2 開路電壓 Uk 蓄電池的開路電壓是蓄電池在開路狀態(tài) 無電流狀態(tài) 下的端電壓 Uk Ez Ef 4 2 式中 Ez為蓄電池正極電位 Ef為蓄電池負(fù)極電位 蓄電池達(dá)到穩(wěn)定時(shí)的開路電壓在數(shù)值上等于蓄電池的電動(dòng)勢(shì) 也可由Uk E 0 85 d近似得出 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 3 工作電壓 U 蓄電池的工作電壓是指蓄電池接通負(fù)荷后在放電過程中顯示的端電壓 又稱負(fù)荷 載 電壓或放電電壓 工作電壓的大小是變化的 既與電池的放電電流有關(guān) 又與電池的內(nèi)阻有關(guān) U Uk I R0 Rj 4 3 式中 I為蓄電池放電電流 R0為蓄電池的歐姆電阻 Rj為蓄電池的極化電阻 4 充電電壓蓄電池的充電電壓是指蓄電池在充電時(shí) 外電源加在蓄電池兩端的電壓 5 初始電壓蓄電池的初始電壓是蓄電池在放電初始時(shí)的工作電壓 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 6 浮充電壓電池充電器對(duì)蓄電池進(jìn)行浮充電時(shí)設(shè)定的電壓值 鉛酸蓄電池的單體 格 電壓為2V 格 實(shí)際電壓隨充 放電情況而有變化 充電結(jié)束時(shí)電壓有2 5 2 7V 格 以后緩慢降到2 05V 格左右的穩(wěn)定狀態(tài) 放電時(shí) 電壓緩慢下降 低到1 7V時(shí) 便不能再繼續(xù)放電 否則會(huì)損壞蓄電池的極板 200A h以上的鉛酸蓄電池每只為一單體 電壓為2V 200A h以下的鉛酸蓄電池每只一般為6個(gè)單體 格 串聯(lián) 電壓為12V VRLA蓄電池在25 時(shí)浮充電壓U 開路電壓 極化電壓 Uk 0 10 0 18 鎘鎳蓄電池的單體電壓為1 2V 格 蓄電池組的電壓由串聯(lián)的蓄電池單體只數(shù)確定 有24V 48V 60V 110V等 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 鉛酸蓄電池端電壓與放電時(shí)間關(guān)系曲線如圖4 4所示 圖4 4鉛酸蓄電池端電壓與放電時(shí)間關(guān)系曲線 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 鉛酸蓄電池充電時(shí)間與電壓及電流關(guān)系曲線如圖4 5所示 圖4 5鉛酸蓄電池充電時(shí)間與電壓及電流關(guān)系曲線 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 7 蓄電池的放電終止電壓放電終止電壓是指蓄電池放電時(shí)電壓下降到不宜再放電時(shí)的最低工作電壓 放電終止電壓隨放電率不同而變化 小于10h的小電流放電 終止電壓取值稍高 大于10h的大電流放電 終止電壓取值稍低 放電率對(duì)終止電壓的影如圖4 6所示 圖4 6放電率對(duì)終止電壓的影響 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 2 蓄電池的容量蓄電池的容量是蓄電池儲(chǔ)存電能的能力 處于完全充電狀態(tài)的鉛酸蓄電池在一定的放電電流和一定的電解液溫度下 單格電池的電壓降到規(guī)定的終止電壓時(shí)所能提供的電量稱為電池容量 以符號(hào)C表示 通?？刹捎脙煞N表示方法 安時(shí)容量 A h 瓦時(shí)容量 W h 當(dāng)蓄電池以恒定電流放電時(shí) 安時(shí)容量 放電電流 放電時(shí)間 瓦時(shí)容量 安時(shí)容量 平均放電電壓 目前鉛酸蓄電池產(chǎn)品容量可從1安時(shí)到幾千甚至上萬安時(shí) 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 理論容量是把蓄電池活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉第定律計(jì)算而得到的最高理論值 法拉第電解定律 電解過程中 通過的電量相同 所析出或溶解出的不同物質(zhì)的物質(zhì)的量相同 也可以表述為 電解1mol的物質(zhì) 所需用的電量都是1個(gè) 法拉第 F 1F 26 8A h 96500C 其中 1C 6 25 1018電子電量 e 1e 1 6021892 10 18C 1mol 6 023 1023 實(shí)際容量是指蓄電池在一定放電條件下所能輸出的電量 它等于放電電流與放電時(shí)間的乘積 實(shí)際容量小于理論容量 實(shí)際容量與理論容量之比叫做活性物質(zhì)的利用率 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 額定容量 標(biāo)稱容量 是按照國家或有關(guān)部門頒布的標(biāo)準(zhǔn) 在電池設(shè)計(jì)時(shí)要求電池在一定的放電條件下 一般規(guī)定在25 環(huán)境下以10小時(shí)率電流放電至終止電壓 應(yīng)該放出的最低限度的電量值 額定容量常用來標(biāo)定10小時(shí)率蓄電池的型號(hào) 為了比較不同系列的蓄電池 常用比容量的概念 即單位體積或單位質(zhì)量蓄電池所能給出的能量 分別稱為體積比容量和重量比容量 其單位分別為A h L或A h kg 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 1 蓄電池容量與放電率的關(guān)系同一個(gè)電池放電率不同時(shí) 給出的容量也不同 放電率有小時(shí)率 時(shí)間率 和電流率 倍率 兩種不同的表示方法 小時(shí)率 時(shí)間率 是以一定的電流放完額定容量所需的時(shí)間 或以一定電流放電至規(guī)定終止電壓所經(jīng)歷的時(shí)間 標(biāo)識(shí)為20h 10h 5h 3h 1h 0 5h等 例如 某12V的蓄電池 如果用2A放電 5h降到10 5V 5小時(shí)率放電 則容量為C5 2A 5h 10A h同樣是這個(gè)電池 如果用1 2A放電 10h降到10 5V 10小時(shí)率放電 則容量為C10 1 2A 10h l2A h前者稱5小對(duì)放電率 容量用C5表示 后者稱10小時(shí)放電率 容量用C10表示 1小時(shí)放電率 容量用C表示 等 C的下腳標(biāo)就是小時(shí)率 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 電流率 倍率 是指放電電流相當(dāng)于電池額定容量的倍數(shù) 例如 容量為100A h的蓄電池 以100A h 10h 10A電流放電 10h將全部電量放完 則電流率為0 1C10 若以100A電流放電 則1h將全部電量放完 則電流率為1C10 依此類推 蓄電池的額定容量按放電率標(biāo)定 國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定 啟動(dòng)型蓄電池 其額定容量以20h率標(biāo)定 表示為C20 固定型蓄電池 其額定容量以10h率標(biāo)定 表示為C10 光伏應(yīng)用一般采用20小時(shí)率容量 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 放電電流越大 蓄電池容量越小 放電率對(duì)蓄電池容量的影響見表4 6 表4 6放電率對(duì)蓄電池容量的影響 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 2 蓄電池容量與溫度的關(guān)系鉛酸蓄電池電解液的溫度對(duì)蓄電池的容量有一定影響 溫度高時(shí) 電解液的黏度下降 電阻減小 擴(kuò)散速度增大 電池的化學(xué)反應(yīng)加強(qiáng) 這些都會(huì)使容量增大 但是溫度升高時(shí) 蓄電池的自放電會(huì)增加 電解液的消耗量也會(huì)增多 蓄電池在低溫下容量迅速下降 通用型蓄電池在溫度降到5 時(shí) 容量會(huì)降到70 左右 低于 15 容量將下降到不足60 且在 10 以下充電反應(yīng)非常緩慢 可能造成放電后難以恢復(fù) 放完電后若不能及時(shí)充電 在溫度低于 30 時(shí)有凍壞的危險(xiǎn) 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 3 蓄電池的使用壽命蓄電池壽命有三種評(píng)價(jià)方法 主要考慮前兩種 蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電 稱為一次循環(huán) 在一定的放電條件下 電池使用至某一容量規(guī)定值之前 電池所能承受的循環(huán)次數(shù) 稱為循環(huán)壽命 蓄電池的使用壽命 浮充壽命 是指蓄電池在規(guī)定的浮充電壓和環(huán)境溫度下 蓄電池壽命終止時(shí)浮充運(yùn)行的總時(shí)間 以蓄電池的工作年限來衡量 恒流過充電壽命是指采用一定的充電電流對(duì)蓄電池進(jìn)行連續(xù)過充電 一直到蓄電池壽命終止時(shí)所能承受的過充電時(shí)間 蓄電池壽命終止條件一般設(shè)定在容量低于10小時(shí)率額定容量的80 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 蓄電池的使用壽命與蓄電池本身質(zhì)量及工作條件 使用和維護(hù)情況等因素有很大關(guān)系 放電深度對(duì)蓄電池循環(huán)使用壽命的影響如圖4 7所示 圖4 7蓄電池放電深度與循環(huán)次數(shù)關(guān)系曲線 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 4 蓄電池的效率蓄電池在實(shí)際工作過程中有一定的能量損耗 通常用能量效率和安時(shí)效率來表示 1 能量效率 蓄電池放電時(shí)輸出的能量與充電時(shí)輸入的能量之比 影響能量效率的主要因素是蓄電池的內(nèi)阻 2 充電效率 也稱庫侖效率 蓄電池放電時(shí)輸出的電量與充電時(shí)輸入的電量之比 影響充電效率的主要因素是蓄電池內(nèi)部的各種負(fù)反應(yīng) 如自放電 對(duì)于一般的離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng) 平均充電效率大約為80 85 在冬天可增加到90 95 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 5 蓄電池的自放電在蓄電池不使用時(shí) 隨著放置時(shí)間的延長(zhǎng) 儲(chǔ)電量會(huì)自動(dòng)減少 這種現(xiàn)象稱為自放電 自放電與儲(chǔ)存時(shí)間關(guān)系曲線如圖4 6所示 圖4 8自放電與儲(chǔ)存時(shí)間關(guān)系曲線 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 自放電的主要原因是 1 電解液中含有雜質(zhì) 其它金屬如銅 鐵等 或添加的不是純凈水 這些雜質(zhì)與蓄電池極板形成局部微小電池 從而使蓄電池形成自放回路 實(shí)驗(yàn)表明 電解液中如含有1 的鐵 蓄電池充足電后會(huì)在24h之內(nèi)將電能全部放完 蓄電池極板成分不純 含銻量過高或含有其它有害雜質(zhì)時(shí) 也會(huì)形成許多微小蓄電池 雜質(zhì)與極板間或不同雜質(zhì)之間產(chǎn)生電位差 變成一個(gè)局部蓄電池 并通過電解液構(gòu)成回路 產(chǎn)生局部電流 從而形成自放電 2 蓄電池電極間污垢較多 如泥土及水等均為導(dǎo)體 使蓄電池正 負(fù)電極間形成放電回路而自行放電 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 3 蓄電池負(fù)極板的自溶和正極板二氧化鉛的自動(dòng)還原 負(fù)極板的海綿狀鉛在蓄電池?cái)R置過程中會(huì)以鉛離子形式溶入電解液中 形成硫酸鉛 而且鉛與電解液總是含有一定的雜質(zhì) 會(huì)引起氫的析出 從而加速鉛的自溶 加快蓄電池自放電 PbO2 Pb 2H2SO4 2PbSO4 2H2OPbO2 2Ag 2H2SO4 PbSO4 Ag2SO4 2H2O5PbO2 2Sb 6H2SO4 SbO2 2SO4 5PbSO4 6H2OPbO2 H2 H2SO4 PbSO4 2H2OPb H2SO4 PbSO4 H2 4 電池長(zhǎng)期放置不用 硫酸下沉 下部密度較上部大 極板上 下部發(fā)生電位差及溫度的變化都可引起自放電 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 6 蓄電池的放電深度與荷電態(tài) 蓄電池放電深度 DepthofDischarge DOD 是指從蓄電池使用過程中放出的有效容量占該電池額定容量的比值 通常以百分?jǐn)?shù)表示 17 25 為淺循環(huán)放電 30 50 為中等循環(huán)放電 60 80 為深循環(huán)放電 光伏發(fā)電系統(tǒng)中 DOD一般為30 80 蓄電池的荷電態(tài) Stateofcharger SOC 定義為式中 Cr Ct分別為某時(shí)刻蓄電池的剩余電量和總電量 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 7 蓄電池內(nèi)阻電池內(nèi)阻有歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻兩部分 歐姆內(nèi)阻主要由電極材料 隔膜 電解液 接線柱等構(gòu)成 也與電池尺寸 結(jié)構(gòu)及裝配有關(guān) 極化內(nèi)阻是由電化學(xué)極化和濃差極化引起的 是電池放電或充電過程中兩電極進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)極化產(chǎn)生的內(nèi)阻 極化內(nèi)阻除與電池制造工藝 電極結(jié)構(gòu)及活性物質(zhì)的活性有關(guān)外 還與電池工作電流大小和溫度等因素有關(guān) 電池內(nèi)阻嚴(yán)重影響電池工作電壓 工作電流和輸出能量 因而內(nèi)阻愈小的電池性能愈好 電池內(nèi)阻不是常數(shù) 在充放電過程中隨時(shí)間不斷變化 因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)組成 電解液濃度和溫度都在不斷變化 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 8 蓄電池的串聯(lián)和并聯(lián)將多只蓄電池的正極接負(fù)極依次連接稱為串聯(lián) 組成的蓄電池組的電壓為串聯(lián)的蓄電池電壓之和 容量不變 例如55只2V 250A h的鉛酸蓄電池串聯(lián) 組成的串聯(lián)蓄電池組的電壓為110V 容量為250A h 將多只蓄電池的正極和負(fù)極分別連接起來稱為并聯(lián) 組成的蓄電池組的電壓不變 容量為并聯(lián)的蓄電池容量之和 例如10只2V 250A h鉛酸蓄電池并聯(lián) 組成的蓄電池組的電壓為2V 容量為2500A h 蓄電池組也可以并聯(lián) 例如兩組110V 250A h的蓄電池組并聯(lián) 組成的蓄電池組的電壓為110V 容量為500A h 蓄電池串 并聯(lián)時(shí)應(yīng)盡可能保證每只蓄電池的性能一致 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 9 蓄電池的充電方法 1 恒壓充電法在充電過程中 充電電壓保持不變 這樣在剛開始充電時(shí) 能以較大的電流對(duì)蓄電池充電 隨著充電時(shí)間的增加 電流逐漸減少 然而充電電流太大會(huì)使電池壽命減少 而且容易造成電池溫度上升 因此需要額外加入限流電路及溫度補(bǔ)償電路 2 恒流充電法在充電過程中 充電電流保持不變 這樣可以避免恒壓充電法因電流太大而產(chǎn)生的問題 其缺點(diǎn)是恒流充電可能造成充電電壓過高而影響蓄電池的壽命 而且恒流充電不能像恒壓充電法那樣使電池保持在浮充狀態(tài) 因此無法將蓄電池完全充足電 4 2鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)和工作原理 3 二階段充電法二階段充電法 恒流充電法 恒壓充電法先以恒定電流對(duì)蓄電池充電 等蓄電池電壓達(dá)到氣化電壓后 再以恒定電壓充電 使蓄電池保持在浮充狀態(tài) 二階段充電法在蓄電池壽命和充電時(shí)間上已有很大改善 然而在恒壓充電階段 由于充電電流很小 因此必須消耗很長(zhǎng)的時(shí)間對(duì)蓄電池充電 這是其不足之處 4 三階段充電法 此法最優(yōu) 三階段充電法 恒流充電法 充電吸收 恒壓充電法第一階段是以恒定電流充電 第三階段是以恒定電壓充電 但在第一階段與第三階段之間加入稱為 充電吸收 的第二階段 在第二階段中 充電電壓維持在氣化電壓以下 但充電電流緩慢下降 這樣可以大幅度縮短恒壓充電的時(shí)間 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 4 3 1VRLA蓄電池的充電特性1 VRLA蓄電池的充電技術(shù)蓄電池保證使用壽命的技術(shù)指標(biāo)是在環(huán)境溫度為25 下給出的 蓄電池特性與溫度密切相關(guān) 蓄電池電壓溫度系數(shù)約為 4mV 溫度一定時(shí) 充電電壓略高 100mV 導(dǎo)致蓄電池的熱失控和過充損壞 或略低 100mV 會(huì)導(dǎo)致蓄電池充電不足而損壞 蓄電池的容量與溫度有關(guān) 大約是溫度每降低1 容量將下降1 由此 蓄電池充電器的充電技術(shù)不夠完善 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 2 自然平衡充電器VRLA蓄電池的自然平衡充電原理簡(jiǎn)圖如圖4 9所示 EB換成被充電的蓄電池 EA精心設(shè)計(jì)成在不同環(huán)境溫度下能按蓄電池充電平衡需要自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出電壓和電流的電源 蓄電池充足電后 E 0 i 0 EA電源將不再消耗功率 此后 EA只隨環(huán)境溫度的變化 對(duì)被充電的蓄電池提供跟蹤平衡補(bǔ)償 由于蓄電池充電的整個(gè)過程完全是自動(dòng)完成的 所以稱之為自然平衡法 特別適于間隙性放電使用的VRLA蓄電池日常維護(hù)充電 圖4 9自然平衡充電原理圖 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 3 VRLA蓄電池的充電方式VRLA蓄電池的充電方式有浮充充電 均衡充電 補(bǔ)充充電和循環(huán)充電等多種方式 按VRLA蓄電池兩端電壓 電流的控制方式的不同恒壓限流式 恒流式 兩階段恒壓式半恒流充電式 1 初充電 串聯(lián)充電 并聯(lián)充電 串聯(lián)并聯(lián)混合充電 單體VRLA蓄電池充電 模塊控制單體VRLA蓄電池充電 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 2 浮充充電蓄電池充滿電后 改用小電流給電池繼續(xù)充電 此時(shí)就稱為浮充電 也稱為涓流充電 浮充電的目的有三個(gè) 保持電池的電壓處于浮充電壓范圍 此時(shí)電池的板柵 就是極板的導(dǎo)電骨架 腐蝕處于最慢的狀態(tài) 可延長(zhǎng)電池壽命 補(bǔ)充電池自放電造成的容量損失 保持電量充足 抑制活性物質(zhì)重結(jié)晶造成硫酸鹽化 維持蓄電池的內(nèi)氧循環(huán) 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 2 浮充充電 蓄電池的浮充電壓與其使用壽命之間也有密切的關(guān)系 總趨勢(shì)是 在同一溫度下工作 浮充電壓越高 使用壽命越短 蓄電池的浮充電壓值要參考廠家對(duì)產(chǎn)品推薦的數(shù)值來確定 不同廠家的產(chǎn)品 推薦的浮充電壓值可能不同 就是同一廠家的不同系列產(chǎn)品 推薦的浮充電壓值也可能不同 例如某公司的XM系列和GM系列蓄電池 前者推薦的浮充電壓為2 275V 單體 后者推薦的浮充電壓為2 23V 單體 均為標(biāo)準(zhǔn)溫度下 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 2 浮充充電 蓄電池的浮充電流因蓄電池的結(jié)構(gòu)和性能的不同其作用也不盡相同 普通鉛酸蓄電池的浮充電流作用為 補(bǔ)充普通鉛酸蓄電池自放電的損失 向日常性負(fù)載提供電流 VRLA蓄電池的浮充電流的作用為 補(bǔ)充VRLA蓄電池自放電的損失 向日常性負(fù)載提供電流 浮充電流應(yīng)足以維持VRLA蓄電池的內(nèi)氧循環(huán) 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 2 浮充充電 蓄電池浮充狀態(tài)下的充電電壓和充電電流設(shè)置 在環(huán)境溫度為25 時(shí) 標(biāo)準(zhǔn)型VRLA蓄電池的浮充電壓應(yīng)設(shè)置在2 25V 格 允許變化范圍為2 23 2 27V 格 實(shí)際運(yùn)行時(shí) 還需要根據(jù)環(huán)境溫度的變化來調(diào)整浮充電壓 通常的調(diào)節(jié)系數(shù)為 4mV 保證浮充電運(yùn)行的VRLA蓄電池既不欠充電 也不過充電 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 3 均衡充電所謂均衡充電是把每個(gè)VRLA蓄電池單元并聯(lián)起來 用統(tǒng)一的充電電壓進(jìn)行的一種恒壓方式充電 均衡充電的目的 確保蓄電池組中所有單體電池的電壓 比重達(dá)到均勻一致 均衡充電電流一般選0 3C或略小于0 3C 均衡充電電壓一般選2 35V 單體 額定電壓為2V的VRLA蓄電池 均充時(shí)間不大于10小時(shí) 下列情況下蓄電池需要均衡充電 市電停電后電池釋放的能量超過總?cè)萘康?5 蓄電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài) 電池組中 出現(xiàn)了落后電池 在浮充狀態(tài)下單體電壓低于2 2V 更換新電池后 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 4 循環(huán)充電在循環(huán)應(yīng)用領(lǐng)域 VRLA蓄電池都采用薄極板設(shè)計(jì)來提高比能量和大電流性能 對(duì)于薄極板的VRLA蓄電池最好的充電方法是采用脈沖和電流遞減充電方式 脈沖充電方式可在短時(shí)間內(nèi)提高充電電流 縮短蓄電池充滿電時(shí)間 并具有很小的過充電 電流遞減充電方式具有同樣的優(yōu)點(diǎn) 蓄電池實(shí)現(xiàn)大電流快速充電的關(guān)鍵是蓄電池活性物質(zhì)的復(fù)合效率 蓄電池的極板薄 表面積大 極板間距小 充電效率高 當(dāng)蓄電池老化時(shí) 活性物質(zhì)的復(fù)合效率下降 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 4 充電限流VRLA蓄電池放電后 初期充電電流過大 產(chǎn)生的熱量可能會(huì)將板柵豎筋 匯流條 端子等熔斷 正極板活性物質(zhì)PbO2顆粒之間的結(jié)合松弛 軟化 脫落 嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)熱失控 使VRLA蓄電池變形 開裂而失效 所以需要對(duì)充電電流加以限定 充電限流設(shè)定方式有 1 關(guān)機(jī)限流 需要限流時(shí)關(guān)掉若干充電器 2 有級(jí)設(shè)定 限制充電器的輸出電流可以在額定電流的1 3擋或2 3擋選擇 3 局部無級(jí)設(shè)定 可在充電器器額定電流的50 100 段選擇限流點(diǎn) 4 無級(jí)設(shè)定 可在充電器額定電流的0 100 段選擇限流點(diǎn) 技術(shù)優(yōu)劣次序 4 優(yōu)于 3 優(yōu)于 2 優(yōu)于 1 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 5 充電操作VRLA蓄電池組放電后 應(yīng)立即轉(zhuǎn)入充電 開始時(shí)控制充電電流以不大于0 2C為宜 當(dāng)電流變小時(shí) 可慢慢提高蓄電池組充電電壓 達(dá)到均充電壓值 再充6h 然后再調(diào)回浮充電壓值 使用中正常充電時(shí) 最好采用分級(jí)定流充電方式 即在充電初期用較大電流 0 1C 充電一定時(shí)間后 改用較小電流 到充電后期改用更小電流 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 4 3 2VRLA蓄電池的放電特性1 放電試驗(yàn)VRLA蓄電池出廠前的容量試驗(yàn)步驟 1 先將被試驗(yàn)VRLA蓄電池完全充電 2 將被試驗(yàn)VRLA蓄電池靜置1 24h 使蓄電池表面溫度達(dá)到25 5 3 VRLA蓄電池采用0 1C10電流連續(xù)對(duì)負(fù)載恒流放電 在放電過程中定期測(cè)試VRLA蓄電池端電壓 VRLA蓄電池端電壓達(dá)到1 80V 單體時(shí)放電終止 最后累積放電量達(dá)到100 即為合格 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 2 放電使用VRLA蓄電池的放電速率為0 02C10 0 1C10 0 2C10或0 3C10 放電終止電壓設(shè)定 根基放電速率并結(jié)合環(huán)境溫度 精確地設(shè)定放電的終止電壓 放電速率為0 01 0 025C 終止電壓可設(shè)定為2 00V 單體 放電速率為0 05 0 25C 終止電壓可設(shè)定為1 80V 單體 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 3 放電要求 1 放電電流VRLA蓄電池實(shí)際放出的容量與放電電流有關(guān) 放電電流越大 VRLA蓄電池的效率越低 例如 12V 24A h的蓄電池當(dāng)放電電流為0 4C時(shí) 放電至終止電壓的時(shí)間是110min 實(shí)際輸出容量17 6A h 效率為73 3 當(dāng)放電電流為7C時(shí) 放電至終止電壓的時(shí)間僅為20s 實(shí)際輸出容量0 93A h 效率為3 9 使用中應(yīng)避免大電流放電 以提高VRLA蓄電池的效率 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 2 放電深度放電深度對(duì)VRLA蓄電池使用壽命的影響也很大 放電深度越深 其循環(huán)壽命越短 因?yàn)檎龢O活性物質(zhì)PbO2本身的互相結(jié)合不牢 放電時(shí)生成PbSO4 充電時(shí)又恢復(fù)為PbO2 PbSO4的摩爾體積比PbO2大 則放電時(shí)活性物質(zhì)體積膨脹 若1molPbO2轉(zhuǎn)化為1molPbSO4 體積增加95 這樣反復(fù)收縮和膨脹 就使PbO2顆粒之間的相互結(jié)合逐漸松弛 易于脫落 若1molPbO2的活性物質(zhì)只有20 放電 則收縮 膨脹的程度就大大降低 結(jié)合力破壞變緩慢 使用壽命延長(zhǎng) 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 此外 蓄電池放電深度增加 PbSO4溶解度降低 造成極板硫化腐蝕 使用壽命變短 蓄電池放電深度與使用壽命關(guān)系如圖4 10所示 圖4 10放電深度與使用壽命的關(guān)系 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 設(shè)計(jì)考慮的重點(diǎn)就是深循環(huán)使用 淺循環(huán)使用還是浮充使用 實(shí)際應(yīng)用中 若把淺循環(huán)使用的電池用于深循環(huán)使用時(shí) 則鉛酸蓄電池會(huì)很快失效 在使用VRLA蓄電池時(shí) 既要避免重載過流放電 又要避免長(zhǎng)時(shí)間輕載造成VRLA蓄電池深度放電 更要避免VRLA蓄電池短路放電 此外 還要關(guān)注發(fā)現(xiàn)和處理落后的VRLA蓄電池 經(jīng)對(duì)落后的VRLA蓄電池處理后再做核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn) 這樣可防止事故 以免放電中落后的VRLA蓄電池惡化為反極VRLA蓄電池 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 3 放電操作放電是為了檢查VRLA蓄電池容量是否正常 一般采用10小時(shí)率放電 可用假負(fù)載放電 或直接用負(fù)載放電 放電深度控制在30 50 為宜 放電更深 更容易暴露VRLA蓄電池潛在的問題 并每小時(shí)檢測(cè)一次單體VRLA蓄電池電壓 通過計(jì)算VRLA蓄電池放出的容量 電流 A 時(shí)間 h 對(duì)照表4 7電壓值 判斷VRLA蓄電池是否正常 在相應(yīng)放出容量下 測(cè)出的單體蓄電池電壓值應(yīng)等于或大于相應(yīng)電壓值 即蓄電池容量為正常 反之 蓄電池容量不足 4 3VRLA蓄電池的充 放電特性 3 放電操作表4 7VRLA蓄電池放出不同容量的標(biāo)準(zhǔn)電壓值 10小時(shí)率 蓄電池淺循環(huán)放電運(yùn)行 有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn) 蓄電池一般有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命 蓄電池經(jīng)常保有較多的備用安時(shí)容量 使光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電保證率更高 根據(jù)測(cè)算和實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn) 較適中的放電深度是50 國外有關(guān)資料稱50 的放電深度為 最佳儲(chǔ)能 成本系數(shù) 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) VRLA蓄電池運(yùn)行的質(zhì)量主要由三個(gè)方面決定 產(chǎn)品質(zhì)量 蓄電池生產(chǎn)環(huán)節(jié) 安裝質(zhì)量 蓄電池安裝施工技術(shù) 運(yùn)行維護(hù)質(zhì)量 蓄電池運(yùn)行技術(shù)管理 維護(hù)人員要在充分理解VRLA蓄電池的工作原理和特性 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 4 4 1VRLA蓄電池的安裝1 驗(yàn)收 1 VRLA蓄電池到貨后應(yīng)及時(shí)進(jìn)行外觀檢查 因外觀缺損往往會(huì)影響產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量 2 根據(jù)VRLA蓄電池的出廠時(shí)間 確定是否需要進(jìn)行充電 并做端電壓檢查和容量測(cè)試 內(nèi)阻測(cè)試 如果VRLA蓄電池到貨后就只檢查外觀 不根據(jù)蓄電池的出廠時(shí)間進(jìn)行充電便儲(chǔ)存 常溫下儲(chǔ)存時(shí)間超過6個(gè)月 溫度 33 為3個(gè)月 它的技術(shù)性能指標(biāo)肯定降低 甚至不能使用 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 2 安裝蓄電池在搬運(yùn)時(shí) 勿提拉極柱 以免損傷蓄電池 安裝蓄電池間連接器前 必須使單體排列整齊 以免極柱受力使密封處發(fā)生泄漏 而導(dǎo)致蓄電池連接器發(fā)生腐蝕 安裝時(shí)不能使用任何潤滑劑或接觸其它化學(xué)物品 以免侵蝕殼體 造成外殼破裂和電解液泄漏 蓄電池的安裝技術(shù)條件 1 蓄電池安裝前應(yīng)徹底檢查蓄電池的外殼 確保沒有物理損壞 對(duì)于有濕潤狀的可疑點(diǎn) 可用萬用表一端連接蓄電池端柱 另一端接濕潤處 如果電壓為0V 說明外殼未破損 如果電壓大于0V 說明該處存在酸液 要進(jìn)一步仔細(xì)檢查 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 2 蓄電池應(yīng)盡可能安裝在清潔 陰涼 通風(fēng) 干燥的地方 并避免受到陽光直射 遠(yuǎn)離加熱器或其它輻射熱源 安裝中根據(jù)蓄電池的極板結(jié)構(gòu)合理選擇安裝方式 不可傾斜 蓄電池間應(yīng)有通風(fēng)措施 蓄電池與蓄電池的間距一般應(yīng)大于50mm 以使蓄電池散熱良好 蓄電池間連線應(yīng)符合放電電流的要求 對(duì)于并聯(lián)的蓄電池組連線 其阻抗應(yīng)相等 蓄電池和充電裝置及負(fù)載間的連接線不能過細(xì)或過長(zhǎng) 以免電流傳導(dǎo)過程在線路上產(chǎn)生過大的電壓降和由于電能損耗而產(chǎn)生熱量 給安全運(yùn)行埋下隱患 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 3 安裝前 應(yīng)驗(yàn)證蓄電池生產(chǎn)與安裝使用之間的時(shí)間間隔 逐只測(cè)量蓄電池的開路電壓 新蓄電池一般要在3個(gè)月以內(nèi)投入使用 擱置時(shí)間較長(zhǎng) 應(yīng)先對(duì)其進(jìn)行充電后再使用 安裝后應(yīng)測(cè)量蓄電池組電壓 UD應(yīng)大于等于N 12V UD為蓄電池組端電壓 N為串聯(lián)的VRLA蓄電池只數(shù) 相對(duì)于12V的VRLA蓄電池 如UD小于N 12V 應(yīng)逐只檢查蓄電池 如蓄電池組為兩組蓄電池串聯(lián)后再并聯(lián)連接 在連接前應(yīng)分別測(cè)量?jī)山M蓄電池端電壓 UD1大于等于N 12V UD2大于等于N 12V N為并聯(lián)支路串聯(lián)的VRLA蓄電池?cái)?shù) 兩組VRLA蓄電池的端電壓誤差應(yīng)在允許范圍內(nèi) 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 4 蓄電池組不能采用新老結(jié)合的組合方式 不同容量的蓄電池 絕對(duì)不可以在同一組中串聯(lián)使用 5 蓄電池安裝前要清刷蓄電池端柱 去除端柱表面的氧化層以降低接觸電阻 6 串聯(lián)連接的回路組中應(yīng)設(shè)有斷路器以便維護(hù) 并聯(lián)組最好每組有一個(gè)斷路器 便于日后維護(hù)更替操作 7 蓄電池與充電裝置和負(fù)載之間各組VRLA蓄電池正極與正極 負(fù)極與負(fù)極的連接線的長(zhǎng)短盡量一致 使在大電流放電時(shí)保持VRLA蓄電池組間的運(yùn)行平衡 8 蓄電池組的正 負(fù)極匯流板與單體蓄電池匯流條間的連接牢固可靠 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 新安裝的蓄電池組 應(yīng)進(jìn)行核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn) 以后每隔2 3年進(jìn)行一次核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn) 運(yùn)行了6年的蓄電池 每年做一次核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn) 若經(jīng)過3次核對(duì)性放充電 蓄電池組容量均達(dá)不到額定容量的80 以上 可認(rèn)為此組A蓄電池壽命終止 應(yīng)予以更換 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 3 安裝后檢測(cè)主要的測(cè)試項(xiàng)目 1 容量測(cè)試 使被測(cè)VRLA蓄電池對(duì)負(fù)載在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放電 A h 以確定其容量 2 負(fù)載測(cè)試 用實(shí)際在線負(fù)載來測(cè)試VRLA蓄電池系統(tǒng) 通過測(cè)試的結(jié)果 可以計(jì)算出一個(gè)客觀準(zhǔn)確的VRLA蓄電池容量及大電流放電特性 建議在測(cè)試時(shí) 盡可能接近或滿足放電電流和時(shí)間的要求 3 測(cè)量?jī)?nèi)部歐姆電阻 內(nèi)阻是反應(yīng)VRLA蓄電池狀態(tài)的最佳標(biāo)志 測(cè)量?jī)?nèi)阻的方法雖然沒有負(fù)載測(cè)試那樣絕對(duì) 但通過測(cè)量?jī)?nèi)阻至少能檢測(cè)出80 90 有問題的VRLA蓄電池 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 4 4 2VRLA蓄電池的正確使用1 太陽能光伏發(fā)電用VRLA蓄電池的使用特點(diǎn)光伏發(fā)電系統(tǒng)用蓄電池可分為兩種類型 戶用系統(tǒng) 蓄電池的充 放電主要以一天或者幾天為一個(gè)循環(huán)周期 以充 放電制方式運(yùn)行 供電負(fù)載相對(duì)固定 對(duì)于這種系統(tǒng) 以設(shè)置過充電 過放電保護(hù)電路為主 核心問題是蓄電池過充 過放電壓的選擇 光伏電站 蓄電池的充 放電主要以季節(jié)或年為循環(huán)周期 以循環(huán)方式運(yùn)行 供電負(fù)載復(fù)雜多變且有優(yōu)先級(jí)之分 對(duì)于這種系統(tǒng) 不僅需要設(shè)置過充電 過放電保護(hù)電路 而且更需要依據(jù)負(fù)載的優(yōu)先級(jí)合理分配蓄電池的剩余容量 它的特點(diǎn)是持續(xù)放電電流較大 壽命只有1 2年左右 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池的使用模式 充電模式 失效模式和環(huán)境情況與一般的應(yīng)用差別較大 它放電電流較小 根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)富裕量不同 一般以25h率放電 放電深度為20 50 為了能夠高效地接受從發(fā)電系統(tǒng)中產(chǎn)生的電能 蓄電池通常處于不完全充電狀態(tài) POSC 大多時(shí)候保持放電狀態(tài) 充電受氣候的影響 有時(shí)以過放電靜置 在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中 蓄電池充電由太陽電池直接提供 其充電電流和充電電壓隨著太陽輻照度的變化而變化 有時(shí)充電電壓偏低 有時(shí)充電電壓過高 由于蓄電池對(duì)充電方法特別敏感 易造成電池早期失效 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 應(yīng)用分析 發(fā)現(xiàn)由于VRLA蓄電池通常處于不完全充電狀態(tài) 因此極易引起正 負(fù)極板的硫酸鹽化 從而導(dǎo)致蓄電池的容量損失 另外 若系統(tǒng)中充電電壓不能根據(jù)溫度變化自動(dòng)調(diào)節(jié) 則易造成高溫條件下蓄電池過充電 而低溫情況下蓄電池充電不足 結(jié)果使蓄電池壽命提前終止 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 2 太陽能光伏發(fā)電用VRLA蓄電池的主要技術(shù)要求 1 循環(huán)壽命要長(zhǎng)太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中 要求蓄電池組壽命應(yīng)達(dá)到5年以上 蓄電池應(yīng)是適用于循環(huán)應(yīng)用的長(zhǎng)壽命電池 一般太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設(shè)計(jì)蓄電池循環(huán)深度為50 在此循環(huán)深度下 循環(huán)壽命應(yīng)達(dá)到1000次以上 2 良好的低溫放電性能我國太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)使用地區(qū) 環(huán)境條件惡劣 室外氣溫的變化范圍為 35 55 蓄電池的工作環(huán)境溫度為 10 40 濕度為90 最高海拔高度為5000m 要特別注意蓄電池的氣閥壓力范圍和高低溫放電性能 在 10 時(shí)按10h率放電 要求放出實(shí)際容量80 以上 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 3 良好的容量恢復(fù)性能太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池放電深度不穩(wěn)定 蓄電池過放電后的容量恢復(fù)性能是一項(xiàng)重要指標(biāo) 要求蓄電池100 放電到0V 擱置120h后 充電可恢復(fù)到實(shí)際容量的95 以上 4 良好的均衡性太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)用蓄電池處于循環(huán)使用 系統(tǒng)中電池?cái)?shù)量較多 因此對(duì)整組電池容量的均衡性要求較高 參照相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 配組的儲(chǔ)能蓄電池容量偏差要求小于5 以提高整組蓄電池的循環(huán)壽命 5 對(duì)蓄電池還應(yīng)有防爆 阻燃 抗震的要求 其自放電應(yīng)小于4 28d 恒流過充電壽命應(yīng)符合YD T799 2002標(biāo)準(zhǔn)的要求 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 3 VRLA蓄電池的使用蓄電池充電電壓的要求是非常嚴(yán)格的 必須嚴(yán)格遵守 VRLA蓄電池在運(yùn)行中不析出氣體是有條件的 VRLA蓄電池在存放期間內(nèi)應(yīng)無氣體析出 充電電壓在2 35V 單體 25 以下應(yīng)無氣體析出 放電期間內(nèi)應(yīng)無氣體析出 但當(dāng)充電電壓超過2 35V 單體時(shí)就有可能使氣體析出 科學(xué)合理地設(shè)置蓄電池的浮充電壓均衡充電電壓 1 全浮充電壓定為2 23 2 25V 單體 25 較合適 2 均衡充電方法 充電電壓調(diào)到2 33V 單體 25 充電30h 充電電壓調(diào)到2 35V 單體 25 充電20h 控制蓄電池端電壓壓差的均勻一致性 0 03V 單體 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 3 VRLA蓄電池的使用加尾VRLA蓄電池的工作方式不可取 不能從整組VRLA蓄電池中抽出一部分VRLA蓄電池作其它電源用 在正常使用情況下 要經(jīng)常巡視 檢查 測(cè)試VRLA蓄電池 認(rèn)真做好VRLA蓄電池的運(yùn)行記錄 應(yīng)使用性能良好 具有自動(dòng)控制和監(jiān)測(cè)功能的充電裝置 當(dāng)負(fù)載在正常范圍內(nèi)變化時(shí) 充電設(shè)備應(yīng)達(dá)到 2 的穩(wěn)壓精度才能滿足VRLA蓄電池說明書中所規(guī)定的技術(shù)要求 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 4 VRLA蓄電池?cái)R置與放電盡量避免VRLA蓄電池長(zhǎng)期閑置不用或使VRLA蓄電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)而不放電 對(duì)長(zhǎng)期擱置不用的VRLA蓄電池必須每隔一定時(shí)間充電一次 以達(dá)到激活VRLA蓄電池的目的 盡可能恢復(fù)VRLA蓄電池原有的容量 應(yīng)定期對(duì)每個(gè)VRLA蓄電池作充 放電測(cè)量 檢查VRLA蓄電池的蓄電能力和充 放電特性 對(duì)不合格的VRLA蓄電池 堅(jiān)決給予更換 蓄電池進(jìn)行大容量放電后應(yīng)及時(shí)再充電 其間隔時(shí)間不應(yīng)超過24h VRLA蓄電池的容量越大可靠性就越高的片面性 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 4 4 3VRLA蓄電池的維護(hù)1 維護(hù)工作的重要性VRLA蓄電池的維護(hù)工作是保證VRLA蓄電池安全可靠運(yùn)行的重要環(huán)節(jié) 據(jù)統(tǒng)計(jì) VRLA蓄電池供電系統(tǒng)的故障有50 以上是因VRLA蓄電池組故障或因VRLA蓄電池維護(hù)不當(dāng)造成的 造成VRLA蓄電池的使用壽命達(dá)不到設(shè)計(jì)要求的主要原因有 1 VRLA蓄電池使用環(huán)境溫度變化大 15 45 2 大部分VRLA蓄電池放電終止電壓設(shè)置不準(zhǔn)造成VRLA蓄電池組的深度放電 4 4VRLA蓄電池的使用與維護(hù) 3 VRLA蓄電池組放電后沒有及時(shí)進(jìn)行充電 造成VRLA蓄電池極板硫化 使活性物質(zhì)不能還原 造成VRLA蓄電池容量嚴(yán)重下降 4 系統(tǒng)采用的VRLA蓄電池的質(zhì)量和性能的一致性較差 使VRLA蓄電池供電系統(tǒng)的整體質(zhì)量和性能難以保證 5 充電設(shè)備的性能不佳或功能不全 若僅采用恒壓充電方式 充電初期 VRLA蓄電池接受電荷能力強(qiáng) 充電電流過大 正極板上的活性物質(zhì)PbSO4還原成PbO2 負(fù)極板還原為Pb時(shí)體積變化過于劇烈 收縮太快且不均勻 導(dǎo)致VRLA蓄電池正極板彎曲膨脹 變形損壞 6 浮充 均充點(diǎn)設(shè)置不合理