蓄電池是維持獨立光伏電站正常運行的重要設備之一。其作用是利用太陽電池將太陽能轉換成的電能,再把電能轉化成化學能儲存在蓄電池中,當用戶需要用電時再將蓄電池中的化學能轉變成電能提供給用戶。在獨立光伏電站設計時,選擇合適的蓄電池,對于獨立光伏電站的正常運行是非常重要的。蓄電池的品種很多,但在獨立光伏電站中常用的蓄電池主要是鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池。由于鉛酸蓄電池價格較低,廣泛應用于獨立光伏電站中。鎘鎳蓄電池價格貴,以往所建的獨立光伏電站很少選用,但鎘鎳蓄電池性能較鉛酸蓄電池優越,鎘鎳蓄電池已逐漸在一些獨立光伏電站被使用。
(一)獨立光伏電站對蓄電池的特殊要求
獨立光伏電站往往建在高寒地區,自然條件差,交通不便,人與人之間文化差異大,電站的維護管理水平也不同,同時蓄電池的充電電流、電壓由太陽能提供,而太陽能是一種不連續、不穩定的能源,蓄電池的充電電流、電壓隨陽光的強弱而變化。根據獨立光伏電站特殊的使用環境,其對于蓄電池有以下要求:*,具備深循環的放電性能;,要求循環使用的壽命較長;第三,具備較強的過充電及過放電耐受性能;第四,具備免維護或者少維護性能;第五,低溫條件下仍然具備較好的充電及放電性能;第六,能量效率較高;第七,性價比較高。
(二)影響蓄電池使用壽命的原因
獨立光伏電站中蓄電池的能量是由太陽能資源提供的,白天由太陽能轉化為電能給蓄電池充電,夜間由蓄電池給用戶提供所需的電能。由于太陽能是一種不連續、不穩定的能量,因此若白天太陽能提供的能量不能滿足夜間所需用電量,就會使蓄電池的容量不斷下降,若蓄電池經常充電不足,在蓄電池極板上剩留的部分硫酸鉛會逐漸積累成粗大的顆粒,互相凝結變硬,這時即使再充電也無法還原了,zui終縮短蓄電池的使用壽命。另外過放電和過充電也會造成電池容量損失而降低使用壽命或報廢。過度過充電會引發失水,zui終導致電池干涸;過度過放電會引起蓄電池極板硫酸鹽化。
二、獨立光伏電站蓄電池設計中應注意的問題
(一)蓄電池容量的設計
蓄電池組作為獨立光伏電站中使用壽命zui短的部件,其使用壽命通常為3-6a,在電站運行期20a內,蓄電池需要進行2-5次更新。例如在青海省的“送電到鄉”的工程中,在設計獨立光伏電站的蓄電池組容量時,就充分考慮到了該地區的高海拔、高寒、溫度條件及高原低氣壓環境等,zui終選用的GFM系列的閥控式密封鉛酸蓄電池。蓄電池容量的計算公式為:
在該公式中,Q表示日用電量,單位為kWh;D為支持天數,一般取值3-5d;為逆變器的效率,通常取值0.92;表示蓄電池的充放電效率,通常取值0.85;K為溫度的修正系數,通常取值為1.2;S代表放電的深度,通常取值為60%-70%左右。利用該公式便可以計算出獨立光伏電站中蓄電池組的容量。在進行獨立光伏電站蓄電池組容量設計的時候,需引起注意的是,若蓄電池組的容量配置太大,則易于導致蓄電池組長期位于饋電狀態中,嚴重威脅到蓄電池的使用壽命,同時導致投資浪費;若蓄電池組的容量配置太小,則無法滿足用戶對于用電量的需求。所以合適設置獨立光伏電站中的蓄電池組容量尤為關鍵。
(二)蓄電池環境溫度
蓄電池的zui佳工作溫度在(25士5)℃,而獨立光伏電站大都建在條件艱苦的高寒地區,環境溫度遠低于蓄電池zui佳工作溫度。因此設計時,要考慮機房的蓄電池室的保溫功效,這直接關系到蓄電池的正常運轉及使用壽命。加之蓄電池室內是嚴禁吸煙、生火及明火出現,因此利用集熱和保溫性能較好的太陽能機房是zui為適宜的。同時充電控制器必須具備溫度的補償功能,不斷補償蓄電池充電電壓隨溫度的變化情況。我們以蓄電池位于25℃的環境中為例,當環境的溫度每升高1℃,則蓄電池的單體浮充電就要降低3mV,而當蓄電池的運行溫度每降低1℃的時候,則蓄電池的單體浮充電就應該升高3mV。
(三)蓄電池選型設計
大型光伏電站系統工作電壓較高,蓄電池容量較大,這就要對多個蓄電池進行串并聯以滿足設計要求。由于蓄電池單體之間存在一定的差異,在蓄電池選型時要求單體蓄電池的一致性能良好。若在運輸條件允許的情況下,盡量選用單體容量大的蓄電池,以減少蓄電池并聯。
三、獨立光伏電站蓄電池的運行維護
蓄電池的變化是一個漸進和積累的過程,為了確保電池的良好狀態和使用壽命,應對蓄電池進行定期檢查和維護。
(一)電池放電后應及時恢復充電
對于獨立光伏電站,若遇連續多日陰雨大,造成電池充電不足,應停止供電或縮短供電時間,以免造成蓄電池過放電而影響使用壽命。電站維護人員應定期對蓄電池進行一次均衡充電,一般半年內至少要進行一次。對長期擱置存放未用或已安裝但長時間未投運的電池(3個月以上),應補充電后方可投入運行。
(二)做好日維護和月維護
日維護主要是測量記錄每天不同時間蓄電池的工作參數,記錄內容主要包括日期、時間、充放電電流、充放電總電壓、大氣狀況、環境溫度等;月維護主要是測量記錄每個電池單體及整個電池組工作參數,記錄內容主要包括日期、時間、充放電電流、充放電總電壓、單只電池電壓、環境溫度;檢測蓄電池組電壓時,應以測量電池組的端電壓為準。
(三)嚴禁隨意拆、裝蓄電池
在維護或更換蓄電池時,使用的工具必須帶絕緣套,嚴禁帶手表等物操作,以防短路。
(四) 勤檢查、勤保養,針對問題及時處理
要隨時仔細觀察電池表面是否清潔,有無腐蝕漏液現象;電池外觀是否有凹癟或鼓脹現象;另外,每半年應至少進行一次電池單體間連接螺絲的擰緊工作,以防松動,造成接觸不良,引發其他故障。不可使用酒精、汽油等擦拭電池外殼,以防破裂。若外殼污物較多,用潮濕布沾洗衣粉擦拭即可。
總之,在進行獨立光伏電站中蓄電池組的選型及容量設計上,不僅僅要考慮經濟成本,還應該要選取合適的蓄電池類型及配置合適容量的蓄電池組,從而滿足用戶負載的需求。同時要做好蓄電池的后期運行維護管理,降低蓄電池組的運行故障,確保獨立光伏電站的正常運行,zui終實現安全可靠的用戶供電服務。