VRLA 蓄电池在光伏发电系统中的研究与应用

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在早期光伏发电系统中,一般使用开口式铅酸蓄电池作为储能装置,但开口式铅酸蓄电池有需要加酸加水维护,酸液易污染环境等缺点,不利于无人值守使用及环保。近些年来,阀控式密封铅酸蓄电池(VRLA)由于密封不漏酸、不腐蚀设备污染环境,备受欢迎,在我国电信、电力、铁路等行业得到广泛使用。现在的光伏系统用蓄电池,几乎全部为VRLA蓄电池。VRLA蓄电池的主要作用有两点:(1)在晚上或多云及光伏阵列产能和负载用电不一致等情况下,蓄电池能够存储多余能量或给负载提供能量;(2)由于太阳能电池组件的工作特性受太阳辐照度、温度等影响很大,负载常常不能处在最理想工作点附近。蓄电池对太阳能电池的工作电压具有钳位作用,能够保证负载处在最理想工作点附近。   

光伏发电系统的组成
光伏发电系统是利用光电效应原理将太阳能转换为电能的发电系统,通常由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等组成,如图1所示。

图1 光伏发电系统组成框图


太阳能电池组件的作用是将太阳能转化为电能,供给负载工作或给蓄电池组充电;控制器的作用是对蓄电池组的充放电进行保护;蓄电池组用于存储电能;逆变器的作用是将直流电变换为交流电。在夜晚或阴雨天,太阳电池组件无法工作时,由蓄电池组供电给负载工作。可见,蓄电池组在光伏发电系统中起着相当重要的作用。

光伏发电系统用VRLA蓄电池特点
1 光伏发电系统用蓄电池的工作方式
蓄电池的工作方式可分为循环使用和浮充使用两种。经常处于频繁的充放电工作状态,即循环使用;经常处于充电状态则为浮充使用,能弥补蓄电池因自放电而造成的容量损失。光伏发电系统用VRLA蓄电池属于循环使用方式。


2 光伏系统用蓄电池充放电特性
光伏发电系统用蓄电池充放电特性一般有4点:(1)白天充电,晚上以及阴、雨天放电;(2)充电倍率低,平均充电电流一般为0.01~0.02C,很少达到0.1~0.2C;(3)放电电流小,放电倍率通常为0.004~0.05C;(4)一次充电时间较短,即使长的时候仅为约10 h。光伏系统很少能完全、快速地给蓄电池充满电,蓄电池往往会处于欠充电状态。