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独立发电系统蓄电池的选择:铅酸电池性价比最高

发表于:2019-01-22作者: 陈子玉
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  摘要:常见的太阳能的发电系统主要有两种,并网发电和离网发电。离网发电因为其特殊性,增加了蓄电池。本文将从独立光伏的结构、储能电池的作用和铅酸电池的高性价比三个方面,阐述了独立光伏发电系统中蓄电池的选择。

  随着独立光伏发电系统的使用更加广泛,作为和它配套的蓄电池设备也越来越受到人们的关注。蓄电池不仅是独立系统中不可缺少的储能部件,其在独立光伏系统中还承担着其他作用。蓄电池的种类多种多样,选择哪一类蓄电池作为独立光伏系统电站的配套设备也至关重要。

  独立光伏系统的结构

  

图1 独立光伏系统结构

(资料来源:根据公开资料整理)

  独立光伏系统主要有四个部分组成:光伏组件、控制器、逆变器及蓄电池。独立发电系统的发电过程主要经过以下几步,光伏组件经由太阳能照射后产生电流,控制器调节电压后给蓄电池充电和将直流电供应给逆变器,逆变器将直流电转换成交流电后给负载供电。相较于并网发电,离网所发电量并未给公共电网连接,产生的电量需要储存,因此,蓄电池组十分重要。

  储蓄电池三大功能

  在独立光伏系统中,蓄电池是除太阳能电池组件之外最重要的组成部分。蓄电池在独立光伏系统中最直观的作用是储存电量。蓄电池将太阳能光伏组件产生的供负载使用之外多余的电量储存起来,在夜晚或者雨天等光照不足的条件下,释放电量供负载使用。然而,蓄电池除此之外,还有其他用途。

  提供启动电流。启动电流是指电器设备在刚启动时的冲击电流。负载在刚启动时一般需要大于额定电流的电流才能启动,启动电流通常是额定电流的4-7倍。由于太阳能电池的电流受到很多因素的限制,如太阳光照强度、最大短路电流等,使得光伏组件在负载启动时,没有办法提供其所需的启动电流。然而,蓄电池能够在短时间内提供大电流供负载启动。

  钳位作用。钳位是指将电位限制在规定电位的保护措施,其作用是提高整个电路的稳定性。由于太阳能电池供电的不稳定性,如受天气,温度等影响,导致给负载供电时电路不稳,效率低下,蓄电池能够对太阳能电池电压起到钳位作用,确保整个系统的工作电压处于最佳点周边。

  铅酸电池性价比高

  由于太阳能光伏系统的特殊性,对太阳能蓄电池提出的要求是:低的价格、高充放电效率、低自放电以及长寿命。

  

图2 几种常用的蓄电池比较

(资料来源:中国知网)

  如图列举了几种常用的蓄电池。自放电效率是指蓄电池在不使用时,失去电荷的速度,通常来说,自放电效率越低越好。从图上的数据能够看出锂电池的自充放电率是最低的,其次是铅酸电池,镍氢电池和镍镉电池的充放电速率相对较高;容量效率,即为充放电效率,通常而言,充放电效率越高越好。在正常工作条件下,锂电池的充放电效率最高,其次是铅酸电池的90%,镍氢电池和镍镉电池的充放电效率相对较低。

  电池经过一个完整的充放电过程即为一个循环,当电池的循环次数达到一定数值时,电池将进入损耗状态,一般情况而言,循环次数越高,电池可使用的时间也越长。图上数据显示,锂电池的循环次数最高达1000次,是镍镉电池的两倍,其次是镍氢电池,铅酸电池的循环次数相较于其他三类电池是最低的。电池的价格也是选择电池的关键因素之一,正常情况下,质量越高,价格相对越贵。但是价格并不是选择蓄电池的唯一因素。单位Wh价格中,锂电池价格最高,约为4.0-5.0元左右,是铅酸电池的5-7倍,镍镉电池是铅酸电池的2-3倍,镍氢电池价格目前还是高于镍镉电池,是铅酸电池的3-4倍。

  结语

  蓄电池在离网发电系统中不仅仅起到了储能的作用,其提供的启动电流和钳位作用也十分重要,因此,蓄电池在离网发电系统中是除了太阳能电池的核心组件之一。本文比较了几种常用蓄电池的价格、自放电效率、容量效率以及循环次数之后,铅酸电池的性价比在这几类常用的蓄电池当中性价比较高,同时,也满足太阳能光伏对蓄电池的特殊要求,成为太阳能光伏中蓄电池的最佳选择。

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