管式胶体储能电池应用于离网式发电系统的研究

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1、管式胶体储能电池应用于离网式发电系统的研究一•离网式发屯系统对誉电池的要求离网式发电系统的应用环境具有如下特点：1•布置区域偏僻，无人值守，只能依靠太阳能、风能采集能量，与电网系统无缘。2•温度变化幅度大，F1光、雨天、阴天等自然条件变化频繁，难以掌控。3.储能电池系统的小电流充放电、深放电、过放电现象较为严重。4.夜间必需供电，放电功率必须得到保证。根据离网式发电系统的使用特点，考虑到太阳能光伏系统中太阳能电池组件寿命达到20a以上，控制器、逆变器的寿命达到10a以上。因此，储能电池应满足以下技术性能要求：1•储能蓄电池组要求循环寿命越长越好，至少达到10a以上。2.储能蓄电池组能

2、够耐低温、高温，耐过充电、过放电、自放电，小电流充电、小电流放电性能优越。目前，一般离网发电系统的储能电池，室外气温变化范围为・35〜+50°C,蓄电池的工作环境温度为・20〜+40°C,湿度为90%,最高海拔为4500m；循环深度设计为50%DOD循环深度下，循环寿命应达到1000次以上，国外的专用产品可达到2500〜3500次，而口前最常用的AGM-VRLA电池难以达到此要求。电池过放电后应具冇极佳的恢复性能，要求莆电池100%放电后，再开路搁置120h后，充电可恢复到实际容量的95%以上,而普通AGM蓄电池实际只能恢复75%〜85%。特别是在恶劣环境条件（如我国西北部地区）下使

3、用，更要注意蓄电池排气阀的压力范围、高低/温放电性能、高/低温下对蓄电池榊、盖密封性和极柱密封可靠性的影响。由于储能电池是多个成组使用，系统屮蓄电池数量较多，因此对整组电池容量的均一性要求较高。系统屮如冇落后电池，那么它在放电时可能会处于过放电，而在充电时又会产生充电不足的情况，如此反复，落后电池将提前失效，从而影响整组电池的安全性和寿命。参照相关标准，对配组的储能电池容量偏差要求小于5%,以提高整组电池的循环寿命。此外，幫电池还应该达到防爆阻燃、抗震的安全性要求，另外口放电耍小、搁置寿命耍长、恒流过充寿命等要求应符合信息产业标准要求和最新的标准IEC61427o二•离网式发电系统中

4、幫电池的后期维护2.1离网式发电系统中蓄电池的后期维护问题储能蓄电池在运行过程屮经历苛刻的工作环境，如在高温下，板栅将发生变形，对电池性能、寿命以及密封可靠性产生影响；再如系统中蓄电池放电深度不稳定，当连续阴天时，容易造成电池过放电，如杲过放电后容量得不到及时恢复,将影响系统使用的可靠性。解决上述储能蓄电池所遇到的问题，必须考虑到电池使用过程屮的后期充电维护问题。2.2具体实施方法和必须注意的相关事项目前在离网式发电系统储能电池中，常用的储能电池的控制方法有2种:一种是设定一个充电终止电压和放电终止电压，当电池端电压达到设定电压时，控制器切断储能电池与光伏电池阵列或负载连接以防止蓄电

5、池过充或过放，这种控制方法通常应用于小型光伏系统屮：另一种是设置多个充电电压控制点，当蓄电池端电压达到不同的设定点时，控制器切断相应的光伏阵列，降低充电电流，使莆电池继续充电，一直到所有的光伏电池阵列被切断，这有助于蓄电池充满电，放电控制同上。通常，上述控制电压将根据环境温度进行补偿。储能铅酸蓄电池的常规充电过程一般分为4种充电模式。1•恒流充屯：充电系统采用相对恒定的屯流对储能蓄电池组进行充电。在该充电过程中由于电池容量的上升，端电压不断提高，当该工作电压提高到储能蓄电池生产厂商推荐和设定的最高充电电压时，将转为下一阶段充电模式，此时储能蓄电池容量接近其额定容量的90%o最高充电电

6、压（终止电压）的大小和环境温度、充电电流大小及电池容量等因素有关。由于充电终止电压和这些因素的关系难以用一确切的数学模型描述，在此采用模糊逻辑技术建立模型，其输入为电池的容量和充电电流的大小，输出为充电终止电压。2.恒压限流充电：在这种充电模式屮，储能蓄电池组的充电电压恒定在生产厂商推荐和设定的最高值，由于储能蓄电池已接近其额定容量，蓄电池充电电流将不断下降。3•浮充屯：在恒压限流模式下，充电电流下降到电池生产厂商推荐和设定的最小充电电流时，将进入浮充阶段的充电模式，该阶段充电电压有降低，充电电流更小。4.均衡充电：储能蓄电池在经历放电后，一般应定期对其进行一次均衡充电，以消除由于放

7、电造成的差异和影响。在离网式发电系统中所采用的储能阀控铅酸蓄电池系统一般充电时间变化不定，充电功率也有限，充电模式一般只限于恒流充电阶段。如果蓄电池系统长期充电不足，会导致负极板硫化，容量下降，电池过早失效。因此，必须考虑到电池的防过放电后恢复性能。有时，为更好地充足电量，也可以考虑采用脉冲充电,脉冲充屯控制屯压在一范围内波动，其最大值和最小值根据誉电池的SOC（充电状态）值对电池的浮充电压修正而得。动态设置脉冲充电的控制电压能够确保蓄电池在最短的时间内充