万松蓄电池在光伏系统的应用
来源:    发布时间: 2020-09-04 10:08   308 次浏览   大小:  16px  14px  12px
  光伏体系介绍
  一. 光伏体系的作业原理:
  在光照条件好的状况下,太阳电池组件产生必定的电动势,经过组件的串并联构成太阳能电池方阵,使得方阵电压达到体系输入电压的要求。一部分供应电力体系运用,一部分经过充放电操控器对蓄电池进行充电,将光能转化而来的电能贮存起来。在光照条件达不到要求时,蓄电池组再经过逆变器供应电力体系所需的电力。
  二. 光伏体系的组成:
  光伏体系是由太阳能电池方阵,蓄电池组,充放电操控器,逆变器等设备组成。其各部分设备的效果是:
  (1)太阳能电池方阵:在有光照状况下,电池吸收光能,电池两头出现异号电荷的积累,即产生"光生电压",这便是"光生伏打效应"。在光生伏打效应的效果下,太阳能电池的两头产生电动势,将光能转化成电能,是能量转化的器件。太阳能电池一般为硅电池,分为单晶硅太阳能电池,多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。
  (2)万松蓄电池组:其效果是贮存太阳能电池方阵受光照时发出的电能并可随时向负载供电。
  (3)操控器:自动操控电力的挑选,在市电、太阳能电、蓄电池电之间挑选,对蓄电池充电。
  (4)逆变器:是将直流电转化成交流电的设备。
  光伏体系对蓄电池功用要求剖析
  一. 光伏发电体系用蓄电池的作业条件:
  在光伏电站运用环境中,光照条件好时(白日),太阳能电池组件接收太阳光,输出电能,一部分直流和交流负载作业,另一部分供应蓄电池充电;光照条件欠好时(夜晚或阴雨天),太阳能电池组件无法作业,蓄电池组供电,供应直流或交流负载,蓄电池是处于循环状态,所以,在这种运用环境下,蓄电池的寿数为循环寿数。
  应用于光伏体系中的蓄电池的作业条件和蓄电池应用在其它场合的作业条件不同。其首要区别能够归纳为以下几点
  (1)充电率十分小, 因为成本,位置空间等问题,太阳电池投入数量会遭到很大的约束,为了保证电力体系的正常运用,往往供应给蓄电池的充电电力变得十分有限,均匀充电电流一般为0.05C10~0.1C10,很少达到0.1C10A。
  (2)放电率十分小,太能体系规划时需求考虑到最大负载容量,最长后备时刻,配置的蓄电池容量较大,而实际运用过程中负载相对规划负载小得多,蓄电池放电率一般为C20~C240,或许更小。
  (3)因为遭到自然资源的约束,蓄电池只有在有日照时才干充电:即充电时刻遭到约束。
  (4)不能按给定的充电规律对蓄电池进行充电。
  二. 光伏发电体系对VRLA蓄电池的功用要求
  光伏发电体系中的蓄电池频繁处于充电—放电的反复续循环中,因为日照的不稳定性,过充电和深放电的不利状况时有产生,加之光伏发电体系大部分在西部地区运用,海拔都在2500M以上。因此,对光伏发电体系中的蓄电池有如下要求:
  (1)具有深循环放电功用,充放电循环寿数长;
  (2)耐过充电能力强;
  (3)过放电后容量康复能力强;
  (4)杰出的充电接受能力;
  (5)电池在静态环境中运用时,电解液不易分层;
  (6)具有免保护或少保护的功用;
  (7)应具有杰出的高、低温充放电特性;
  (8)能习惯高海拔(海拔都在2500M以上)地区的运用环境;
  (9)蓄电池组中各蓄电池一致性杰出。
  三.影响光伏发电体系用储能VRLA蓄电池寿数的要素:
  (1)正极活性物质软化掉落
  WSONG蓄电池在循环运用条件下,电池的失效首要是由正极活性物质(PAM)的软化、掉落所造成的。
  铅酸电池循环过程中,正、负极活性物质阅历了可逆的溶解再堆积过程,改变了多孔二氧化铅电极的结构。特别对二氧化铅电极,或许会引起表观体积的添加,改变颗粒和孔尺寸的散布,多孔二氧化铅结构中颗粒之间的机械结合功用和导电功用下降,随着循环的继续,这种状况还会进一步的恶化,成果使得该区域的活性物质软化和掉落。
  (2)放电电流对蓄电池寿数影响
  在光伏体系中,蓄电池的放电电流十分小。在小电流条件下构成的PbSO4比大电流条件下构成的PbSO4转化困难得多。这是因为在小电流条件下构成的PbSO4结晶颗粒要比大电流条件下构成的PbSO4结晶颗粒粗大,粗大的PbSO4结晶颗粒削减了PbSO4的有效面积,这样在再充时加快了极板极化, 导致PbSO4转化困难,随着循环的继续,这种状况还会愈加加重,成果使得极板充不进电,最终导致蓄电池寿数停止。
  (3) 深度放电后蓄电池容量康复
  在光伏体系中,蓄电池的放电率要比蓄电池应用在其它场合低,一般介于C20~C240,乃至更低。小电流下深度放电意味着极板上的活性物质将得到更充沛的利用。在许多光伏体系中,一般不会产生深度放电,除非充电体系出现故障或许继续长时刻的坏天气。在这种状况下,假如蓄电池得不到及时的再充电,硫化问题将愈加严重,进一步导致容量丢失。
  (4)酸分层对蓄电池寿数影响
  电解液分层现象是因为重力的效果在电池的充放电过程中产生的,即充电时正负极板外表都产生H2SO4,它的密度大,因重力的效果而下沉。在放电时,正负极板外表均耗费H2SO4,故外表液层密度小, 低密度的电解液顺着极板间上升,而极群上部高密度的电解液则从极群侧面向下流,电解液活动的成果造成了上部密度低、下部密度高。分层现象的产生对蓄电池的运用寿数和容量均产生不利影响,加快了板栅的腐蚀和正极活物质的掉落,导致负极板硫酸盐化。
  (5)电液密度对铅蓄电池寿数的影响
  电解液的浓度不仅与蓄电池的容量有关,而且与正极板栅的腐蚀和负极活性物质硫酸盐化有关。过高的硫酸浓度加快了正极板栅的腐蚀和负极活性物质硫酸盐化,并导致失水加重。
  (6)板栅合金的影响
  WSONG电池,因为长期运用,正极板栅会在电解液的效果下逐渐腐蚀并长大,板栅的长大使活物质和板栅的结合性下降,然后导致电池容量逐渐丧失。这种正极板栅的腐蚀和长大首要受板栅的合金组成、电解液密度以及板栅筋条形状等要素的影响。
  在蓄电池充电过程中,板栅和活性物质的接口上构成非导电层,这些非导电层或低导电性层在板栅和PAM界面引起了高的阻抗,导致充放电时发热和板栅邻近PAM膨胀,然后约束了电池的容量(即所谓的PCL效应)。
  (7)极板的厚度的影响
  极板的厚度应归于电池规划方面的问题,一般来说,较厚极板的循环寿数要长于较薄极板,而活性物质利用率相比之下要差一些。但有利于循环循环寿数的延长。
  (8)安装压力的影
  安装压力对VRLA电池寿数有很大影响,AGM隔板弹性差,拼装时,极群不加压或压力过小,隔板和极板之间不能坚持杰出的触摸,电池容量大大下降。
  在循环过程中,活性物质的膨胀、疏松、掉落是电池寿数提早终结的原因之一,而选用较高的安装压力能够避免活性物质在深循环过程中的膨胀。若安装压力太低,还会导致隔板过早地与极板分离,引起电液传输困难,电池内阻迅速增大,容易导致蓄电池寿数停止。因此,选用较高的安装压力是电池具有长循环寿数的保证。
  (9)温度的影响
  高温对蓄电池失水干涸、热失控、正极板栅腐蚀和变形等都起到加快效果,低温会引起负极失效,温度动摇会加快枝晶短路等等,这些都将影响电池寿数。      在必定环境温度范围放电时,运用容量随温度升高而添加,随温度下降而减小。在环境温度10~45℃范围内,铅蓄电池容量随温度升高而添加,如阀控密封铅蓄电池在40℃下放电电量,比在25℃下放电的电量大10%左右,但是,超越必定温度范围,则相反,如在环境温度45~50℃条件下放电,则电池容量明显减小。低温(<5℃)时,电池容量随温度下降而减小,电解液温度下降时,其粘度增大,离子运动遭到较大阻力,分散能力下降;在低温下电解液的电阻也增大,电化学的反响阻力添加,成果导致蓄电池容量下降。其次低温还会导致负极活性物质利用率下降,影响蓄电池容量,如电池在-10℃环境温度环境温度下放电时,负极板容量仅达35%额定容量。
  一般状况下,若在25℃条件下运用时,蓄电池的寿数为3年,那么30℃条件下运用时,就下降至2.5年;40℃时就下降至1.5年。即以25℃为基准,每升高10℃,其运用寿数缩短一半
  四.光伏体系用储能VRLA蓄电池的规划实践
  根据光伏体系用蓄电池的作业条件以及对光伏体系用蓄电池功用的特别要求,结合上述影响蓄电池寿数的要素,在原VRLA蓄电池的基础上进行了一系列的研究和技术改善,规划开发了光伏体系专用VRLA蓄电池。具体改善办法包含以下几方面:
  (1)板栅合金:选用了适合与循环运用铅锑或许铅镉板栅合金,既能避免极板在运用过程中腐蚀添加,又可消除板栅和活性物质的界面上的阻挡层,杜绝了前期容量衰减。其充电效率和深放电后的康复功用都很理想。因为镉为有毒元素,现在约束运用。但因为铅锑合金电池,失水严重,现在一般做成开口式蓄电池需求定时补水,需求人员定时保护。
  (2)板栅结构:选用了特别的板栅结构,可避免因板栅添加而导致蓄电池损坏,并添加了板栅的厚度,以延长蓄电池的运用寿数。现在常用管式正极板栅规划,有限处理了因活性与板栅之间触摸欠好的问题。
  (3)铅膏:在正、负铅膏中,添加能添加导电性的添加剂,如石墨、乙炔黑等,并改善和膏工艺和固化工艺,提高了蓄电池的充电接受能力、过放电后容量康复能力和深循环寿数。
  (4)安装压力:提高了电池的安装压力,以提高蓄电池的循环运用寿数。选用了高强度紧安装技术,保证蓄电池紧安装压力得以完成。
  (5)电解液:下降了硫酸电解液的比重,并添加了特别的电液添加剂,能够下降对极板的腐蚀,削减电液分层的产生,提高了电池的充电接受能力,和过放电功用。
  (6)杂质的操控:对各种材料的杂质(如Sb、Fe、Ni等)进行严格的操控,特别是合金中杂质的操控,下降了电池的自放电,杜绝了负极总线腐蚀现象的产生。
  (7)正负活性物质的配比:针对光伏体系用储能VRLA蓄电池的充放电特点,调整了正负活性物质的配比,提高蓄电池的循环寿数。
  (8)安全阀:对安全阀还考虑了海拔2500m以上的高原气候的影响,特别调整了开闭阀压力,选用专用安全阀。
  (9) 电池结构:下降了电池总高度。选用用矮型结构出产,能够大大下降因为电液分层现象导致蓄电池的运用寿数和容量遭到不利影响。但因为胶体电池不易出现电解液分层现场,无此约束。
  (10)万松电池各单体电池的一致性:这儿说到的一致性不仅是指电池的开路电压,初期容量,还包含电池的内阻,自放电,以及充电效率等,这就要求足够的制造精度,即从铅粉、铸片、和膏、涂片、固化、化成、干燥安装、加酸、充电到最终的四项功用检测都必须操控在较小的公役范围内,所以选用机铸、机涂、组立机安装以及精确注酸是保证电池一致性的可靠保证,尽量削减人为因子。
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