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鉛酸蓄電池技術參數解釋與系統配置

2018-09-03 16:43:39 古瑞瓦特  點擊量: 評論 (0)
蓄電池是儲能電站最重要的設備之一,成本占了系統80%左右,蓄電池的技術參數對系統設計非常重要,下面以鉛炭鉛酸蓄電池為例,解釋蓄電池的關鍵參數如容量、放電深度、循環次數等等。

鉛酸蓄電池技術參數解釋與系統配置

蓄電池是儲能電站最重要的設備之一,成本占了系統80%左右,蓄電池的技術參數對系統設計非常重要,下面以鉛炭鉛酸蓄電池為例,解釋蓄電池的關鍵參數如容量、放電深度、循環次數等等。在蓄電池和逆變器選型設計時,要注意蓄電池的最大充放電電流。鋰電池和鉛酸蓄電池的參數有所不同,下篇文章再討論。

鉛酸蓄電池關鍵技術參數

1電池容量

電池的容量由電池內活性物質的數量決定,通常用安時Ah或者毫安時mAh來表示。例如標稱容量250Ah(10hr,1.80V/單體,25℃),指在25℃時,10小時以25A的電流放電,使單個電池電壓降到1.80V所放出容量。

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2額定電壓

電池正負極之間的電勢差稱為電池的額定電壓。常見的鉛酸蓄電池額定電壓是2V、6V、12V三種,單體的鉛酸蓄電池是2V,12V的蓄電池是由6個單體的電池串聯而成的。

蓄電池的實際電壓并不是一個恒定的值,空載時電壓高,有負載時電壓會降低,當突然有大電流放電時,電壓也會突然下降,蓄電池電壓和剩余電量之間存在近似線性關系,只有在空載的情況下,才存在這種簡單關聯。當施加負載時,電池電壓就會因為電池內部阻抗所引起的壓降而產生失真。

下面是蓄電池的蓄電池電壓和剩余電量的參考值,假定蓄電池滿荷電時的電壓就12.8V,可以看到,額定功率為12V的蓄電池,當電壓為12V時,剩余電量在50%左右;當電壓低于12V時,剩余電量會急速下降。

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3最大充放電電流

蓄電池是雙向的,有兩個狀態,充電和放電,這個電流都是有限制的,不同的蓄電池,最大充放電電流不一樣。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0.15C,則為0.15×100=15A。膠體鉛酸電池的最大充電電流為0.15C左右,充電電流過大會影響電池的使用壽命,鉛炭電池在負極中加入了活性炭,使充電性能大大增加,如0.25C10這個參數,表示在10小時內,最大充電電流是0.25*250=62.5A。表中鉛炭電池最大放電電流30I10, 其中10I10=C10,表示在10小時內,最大放電電流是30*25=750A。膠體鉛酸電池放電電流一般為3I10左右。

蓄電池充放電電流和系統有很大關系,如果設計得不好,會影響系統的性能,充電電流和組件功率有關,如一個系統,組件是5kW,蓄電池組電壓是48V,那么蓄電池最大充電電流約為100A。如果是最大電流為0.1C普通鉛酸蓄電池,則蓄電池容量至少為1000AH; 如果是最大電流為0.25C鉛炭蓄電池,則蓄電池容量至少為400AH。

放電電流和負載功率有關,如一個系統,負載是10kW,蓄電池組電壓是48V,那么蓄電池組最大放電電流要達到200A,30I10鉛炭電池超就80AH就可以了,膠體鉛酸電池要800AH。

4放電深度與循環壽命

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。放電深度的高低與電池壽命有很深的關系,放電深度越深,其充電壽命就越短。

鉛酸蓄電池技術參數解釋與系統配置

蓄電池經歷一次充電和放電,稱為一次循環(一個周期)。在一定放電條件下,電池工作至某一容量規定值之前,電池所能承受的循環次數,稱為循環壽命。

各種蓄電池使用循環次數都有差異,傳統固定型鉛酸電池約為500~600次;起動型鉛酸電池約為300~500次;閥控式密封鉛酸電池循環壽命為1000~1200次。

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。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。

圖中為鉛炭電池,當放電深度為50%時,循環壽命是4880次,壽命超過12年,當放電深度是70%時,循環壽命是3760次,壽命超過10年;放電深度是100%時,循環壽命是998次,壽命不到3年;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%。

5蓄電池的能量

電池的能量是指在一定放電制度下,蓄電池所能給出的電能,通常用瓦時(Wh)表示。電池的能量分為理論能量和實際能量。如一個12V250Ah的蓄電池,理論能量就是12*250=3000Wh,也就是3度電,表示蓄電池可以保存的電量;如果放電深度是70%,實際能量就是3000*70%=2100 Wh,也就是2.1度電,這是可以利用的電量。

鉛酸蓄電池技術參數解釋與系統配置

電池的能量還和溫度有關,溫度越低,電池的活性越低,容量就越低。如在零下20度時,容量是60%,在零度時,容量是82%,在40度時,容量是106%。

某一個光伏離網項目,組件為3.6kW,系統電壓為48V,負載為4kW,負載峰值功率為5kW,要求最大電量是8度,平均電量是6度,壽命要求6年以上。先計算最大充電電流3600/48=75A,再計算最大放電電流5000/48=104A,采用鉛炭電池,充電電流最大0.25C10,最低容量為300Ah,放電電流最大30I10,最低容量為35Ah,壽命要求6年以上,放電深度按70%算,6000/(48*0.7)=178Ah,按照規格書選用12V200Ah的蓄電池4節。總的容量是9.6度,偶爾可以放電8度,平均放電深度為62.5%。

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