离网型太阳能光伏发电站系统的储能蓄电池的设计

摘要： 离网型光伏电站的储能设计是保证系统正常可靠供电的重要部分，本文从设计常考条件，设计因素，及应用的超常情况的方面系统的介绍了储能电池设计的整体方案。文章深入浅出结合实际应用。

关键词：储能蓄电池设计电站

中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号：

引言：国内离网型的太阳能光伏电站发展势头都异常迅速，但一些设计施工人员对蓄电池的特性缺乏必要的了解，导致系统中电池的使用寿命偏低，整个系统的稳定性安全性降低，投入产出的经济效益下降。下面介绍一下VRLA蓄电池系统的选型设计。

一、光伏电站系统充电蓄能电池的设计条件

（一）蓄电池的工作条件：在光伏电站使用环境中，光照条件好时(白天)，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工作，另一部分供给蓄电池充电;光照条件不好时(夜晚或阴雨天)，太阳能电池组件无法工作，蓄电池组供电，供给直流或交流负载，蓄电池是处于循环状态，所以，在这种使用环境下，蓄电池的寿命为循环寿命。应用于光伏电站系统中的蓄电池的工作条件和蓄电池应用在其它场合的工作条件不同。其主要区别可以概括为以下几点: (1)充电率非常小, 由于成本，位置空间等问题，太阳电池投入数量会受到很大的限制，为了保证电力系统的正常使用，往往提供给蓄电池的充电电力变得十分有限，平均充电电流一般为0.05C10～0.1C10,很少达到0.1C10A。

(2)放电率非常小,太能系统设计时需要考虑到最大负载容量，最长后备时间，配置的蓄电池容量较大，而实际使用过程中负载相对设计负载小得多，蓄电池放电率通常为C20～C240,或者更小。

(3)电池经常在欠充的条件下使用。受日照条件的影响，遇到连续阴雨天时，电池常常在欠充条件下深度放电。

（二）光伏发电系统对蓄电池的性能要求:光伏发电系统中的蓄电池频繁处于充电—放电的反复续循环中，由于日照的不稳定性，过充电和深放电的不利情况时有发生。因此，对光伏发电系统中的蓄电池主要有如下要求：(1)具有深循环放电性能，充放电循环寿命长;(2)良好的充电接受能力;(3)过放电后容量恢复能力强;(4)应具备良好的高、低温充放电特性;(5)电池在静态环境中使用时，电解液不易分层; （三）光伏发电系统常用储能蓄电池的分类及特点： 密封铅酸蓄电池 胶体蓄电池 管式蓄电池常用寿命 2~3年 5~6年 6~8年20%深度放电寿命 1000 2000 300050%深度放电寿命 300 1000 1500100%深度放电寿命 100 300 600充电接受能力 良好 良好 良好过放电后容量恢复能力 较好 优良 较好高、低温充放电特性 较好 较好 较好电解液有无分层 易分层 不易分层 易分层电池成本 较低 较高 高二．光伏电站系统中储能电池选型设计1．电池类型的选择 综合电池的成本和电池性能指标，在光伏发电系统中应优先考虑选用胶体蓄电池或管式蓄电池。2.电池容量的选择 选择蓄电池容量时一定要确保电池容量有足够的富余量，蓄电池的放电深度对蓄电池的循环寿命有非常大的影响，因此电池容量的选择变得极度重要。电池容量的选择主要考虑3个因素： A.电池的放电深度。电池厂通常建议容量的富余度为25%，即电池的放电深度不要超过75%；B.最大耗电量。连续阴雨天期间的负载用电也必须从蓄电池取得，所以，这期间的耗电量也是确定蓄电池容量的重要指标；C.温度系数。蓄电池在低温条件下容量明显降低，在－10℃条件下，电池的实际容量只能达到额定容量的80%，故在电池容量的选择必需考虑温度因素。具体的计算方式如下：蓄电池的容量C计算公式为：C=A×L×(N+1)×T／D (Ah)式中：A为安全系数，一般取1.2；L为负载日平均耗电量，为工作电流乘以日工作小时数；N为最长连续阴雨天数；T为温度修正系数，一般在华南地区取1，华中地区取1.1，华北地区取1.2~1.4;D为蓄电池放电深度，通常取75%。设计实例 以广州某太阳能路灯为例，负载电压为24V，功率为50W，每天折算全功率工作时间为10h，最长连续阴雨天为15d，计算所需电池容量为： C=A×L×(N+1)×T／D =1.2×（50/24)×10×（15+1）×1/0.75 =533Ah 则可选择6只12V200Ah串并联成24V600Ah的电池组供电。

3.控制器选择控制器的两项基本功能对蓄电池的寿命影响巨大，1：充电保护功能控制器必需有恒压充电的充电保护功能。控制器厂家通常都把充电电压设置在14.5~15V/电池，实际上，这种设置是不合理的。12V蓄电池的充电电压达到14.4V后，电池内部水分解就会明显加剧，如果继续高压充电容易造成蓄电池的失水或失控，严重影响电池寿命。我们知道储能电池充电时的充电电流都比较小，14.4V的恒定充电电压已经基本可以满足电池的充电需求，所以我们建议充电电压恒定在14.4V会比较理想。2. 欠压保护功能：蓄电池电压低于欠压保护值时，如果继续放电，易造成蓄电池因为过放而损坏，所以欠压保护值建议标准为11.2V.三．光伏电站系统中储能电池的扩容原则

如果因为设备的功率大现有的蓄电池容量不够需要扩容，首选能够满足设备功率需要的大容量型号的电池，若12V系列电池中没有大容量规格的，可以选用2V系列电池，2V系列电池中，目前国内已有的2V系列电池最大的可以达到6000Ah，按照电池生产厂家的使用说明书对电池维护保养，一组电池的使用效果(如：电池的稳定性、可靠性、均衡性、尤其是电池的使用寿命等)会比用两组电池并联使用时的情况好得多。特别是对于阀控式密封铅酸蓄电池来讲尤其是这样。

从提高备用电源供电的可靠性怕万一交流电停电时，两组电池中有一组不能供电时还可以有另外一组电池来保证，假若非采用2组电池并联不可的情况下，请大家也应同时遵循以下原则：一是并联使用的电池必须是同一个厂家生产的，且是同型号、同规格的电池；二是并联使用的电池必须是新旧状态一致的；三是同一批号同时出厂的；四是同时安装同时使用。

建议用户在能够用一组电池就可以满足设备的需要情况下，绝对不要用两组电池并联使用，否则既会缩短电池的使用寿命，增加使用成本，又会降低电池的综合性能。只要蓄电池选型合理，电池在风能，光伏电站系统中的使用寿命要达到5年以上是一件很平常的事情，必将在今后得到广泛的应用。

参考文献：

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