電池的容量由電池內(nèi)活性物質(zhì)的數(shù)量決定,通常用安時(shí)Ah或者毫安時(shí)mAh來表示。例如標(biāo)稱容量250Ah(10hr,1.80V/單體,25℃),指在25℃時(shí),10小時(shí)以25A的電流放電,使單個(gè)電池電壓降到1.80V所放出容量。
電池正負(fù)極之間的電勢(shì)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(gè)單體的電池串聯(lián)而成的。
蓄電池的實(shí)際電壓并不是一個(gè)恒定的值,空載時(shí)電壓高,有負(fù)載時(shí)電壓會(huì)降低,當(dāng)突然有大電流放電時(shí),電壓也會(huì)突然下降,蓄電池電壓和剩余電量之間存在近似線性關(guān)系,只有在空載的情況下,才存在這種簡(jiǎn)單關(guān)聯(lián)。當(dāng)施加負(fù)載時(shí),電池電壓就會(huì)因?yàn)殡姵貎?nèi)部阻抗所引起的壓降而產(chǎn)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(shí)的電壓就12.8V,可以看到,額定功率為12V的蓄電池,當(dāng)電壓為12V時(shí),剩余電量在50%左右;當(dāng)電壓低于12V時(shí),剩余電量會(huì)急速下降。
蓄電池是雙向的,有兩個(gè)狀態(tài),充電和放電,這個(gè)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(shù)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(huì)影響電池的使用壽命,鉛炭電池在負(fù)極中加入了活性炭,使充電性能大大增加,如0.25C10這個(gè)參數(shù),表示在10小時(shí)內(nèi),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(shí)內(nèi),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(tǒng)有很大關(guān)系,如果設(shè)計(jì)得不好,會(huì)影響系統(tǒng)的性能,充電電流和組件功率有關(guān),如一個(gè)系統(tǒng),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(fù)載功率有關(guān),如一個(gè)系統(tǒng),負(fù)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(dá)到200A,30I10鉛炭電池超就80AH就可以了,膠體鉛酸電池要800AH。
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(guān)系,放電深度越深,其充電壽命就越短。
蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電,稱為一次循環(huán)(一個(gè)周期)。在一定放電條件下,電池工作至某一容量規(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。
各種蓄電池使用循環(huán)次數(shù)都有差異,傳統(tǒng)固定型鉛酸電池約為500~600次;起動(dòng)型鉛酸電池約為300~500次;閥控式密封鉛酸電池循環(huán)壽命為1000~1200次。
蓄電池放電深度在10%~30%上下為淺循環(huán)放電;放電深度在40%~70%上下為中等循環(huán)放電;放電深度在80%~90%上下的為深循環(huán)放電。蓄電池長(zhǎng)期運(yùn)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(zhǎng)。
圖中為鉛炭電池,當(dāng)放電深度為50%時(shí),循環(huán)壽命是4880次,壽命超過12年,當(dāng)放電深度是70%時(shí),循環(huán)壽命是3760次,壽命超過10年;放電深度是100%時(shí),循環(huán)壽命是998次,壽命不到3年;淺循環(huán)放電有利于延長(zhǎng)蓄電池壽命。蓄電池淺循環(huán)運(yùn)行,有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn):第一,蓄電池一般有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命;第二,蓄電池經(jīng)常保有較多的備用安時(shí)容量,使光伏系統(tǒng)的供電保證率更高。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行經(jīng)驗(yàn),較為適中的放電深度是60%到70%。
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(shí)(Wh)表示。電池的能量分為理論能量和實(shí)際能量。如一個(gè)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(shí)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。
電池的能量還和溫度有關(guān),溫度越低,電池的活性越低,容量就越低。如在零下20度時(shí),容量是60%,在零度時(shí),容量是82%,在40度時(shí),容量是106%。
① 儲(chǔ)能逆變器
② 蓄電池
某一個(gè)光伏離網(wǎng)項(xiàng)目,組件為3.6kW,系統(tǒng)電壓為48V,負(fù)載為4kW,負(fù)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(jì)算最大充電電流3600/48=75A,再計(jì)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(guī)格書選用12V200Ah的蓄電池4節(jié)??偟娜萘渴?.6度,偶爾可以放電8度,平均放電深度為62.5%。