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太阳能（风能）用VRLA的设计和应用

晨怡热管 http://nx8.net/news/20 2006-10-11 0:57:46

日期:2005-4-27 21:58:16 来源:原创查看:[大中小] 作者：未知热度：

摘要本文主要介绍了太阳能（风能）等发电系统中使用的VRLA的设计和应用，以期能对VRLA蓄电池在新能源上的使用提供一点借鉴。
关键词太阳能（风能） VRLA 蓄电池

ＤｅｓｉｇｎａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＶＲＬＡｉｎＳｏｌａｒ
（Ｗｉｎｄ）ＥｎｅｒｇｙＳｙｓｔｅｍ
by Xiong Xianming* Yu Anye

Ａｂｓｔｒａｃｔ This paper introduces design and application of VRLA in solar(wind) energy system in order to offer some basic knowledge about VRLA batteries used in new energy.
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ solar(wind)energy VRLA battery
*Panyu Henda Power Industrial Co. Ltd

0 前言
据世界银行统计，全球约有20亿人用电紧张。据联合国的统计，只在南美洲的秘鲁、巴西就有20万个小村庄，非洲有100万个小村庄缺乏电供应；而在我国至少有4 000万~5 000万人，近12万个小村庄缺乏电力供应，其主要分布在云南、西藏、新疆、青海、内蒙古、甘肃、四川、湖南等地。从90年代开始特别在1992年巴西的环发大会后，联合国通过一些国际性组织（如世界银行、国际铅锌联合会（ILZRO））来推行“阳光计划”，而我国的国家计委则开展“中国的光明工程”项目，解决边远地区的电力供应，使之能看上电视节目、用上电器等。
“阳光计划”就是将太阳能（风能）发电系统所产生的电能通过一些储能装置（如：蓄电池）贮存起来，提供村民（牧民）的照明、看电视等负载所需。其方式主要有两种：一种是单户使用，可以移动，主要是牧民使用；另一种就是几十户人家组成的一个小村共用一套系统。在我国单户使用的相对较多一些。
番禺恒达电源实业有限公司一直参与中国的光明工程项目建设，并为该项目提供配套的VRLA蓄电池，使用已达三年，表现良好，现将这方面的经验作简单的介绍，供大家分享。

1 太阳能（风能）发电系统的基本工作流程
1.1 单户使用系统（见表1，表2）
在我国有通过转换器将直流转换为交流供电，也有风光互补系统供电。
1.2 村落供电系统（见表3）
P1、P2、P3、P4表示光伏系统或风能发电机，蓄电池在整个系统中起着储能的作用。我国的项目大部分会在整个系统中增加一套柴油发电机组。

2 太阳能（风能）发电系统中对蓄电池的要求
在太阳能（风能）发电系统中，绝大部分都采用蓄电池作为储能装置，而采用的蓄电池中绝大多数都是铅酸蓄电池，现在许多地方都采用VRLA蓄电池，主要是由于其价格便宜。
在太阳能（风能）发电系统中，对蓄电池的要求主要与当地的气候和使用方式有关，因此各有不同。如，标称容量：有5小时率、24小时率、72小时率、100小时率、240小时率以及720小时率等；用途不同，每天的放电深度也不相同，如在南美的秘鲁用于“阳光计划”的蓄电池要求每天40%~50%的中等深度放电，而在日本用于航标灯的蓄电池为小电流长时间放电。蓄电池又可分为浅循环和深循环两种类型。对于太阳能（风能）系统中使用的蓄电池，其主要要求有：
1）额定容量：现有固定型VRLA电池，机械、邮电、电力等标准为10小时率。在99年颁布的《储能用铅酸蓄电池》则为30小时率（JB/T9653-1999），是主要针对干荷电铅酸蓄电池。对于固定型VRLA电池，最好采用20小时率或24小时率，满足每天使用5h，能承受3天无太阳（风）的日常供应；
2）低温放电（充电）性能，
3）深放电后的恢复性能；
4）使用寿命：12V系列5年左右，2V系列8年左右；
5）可在2 500m海拔以上使用
6）对蓄电池组中电池的一致性要求。

3 太阳能（风能）发电系统中VRLA的不同模式
3.1 充电模式
用于太阳能（风能）发电系统中的VRLA蓄电池与传统的不同，为了能够高效地接受从发电系统中产生的电能，蓄电池通常处于不完全充电状态（POSC），大多时候保持放电状态，另外充电还受气候的影响，有时以过放电静置。

3.2 使用模式
用于太阳能（风能）发电系统中的VRLA蓄电池其使用模式主要与当地气候有关，如在前面所讲在南美的秘鲁每天进行40%~50%中等深度的放电，在中国的光明工程项目中单户使用的电池只进行20%～30%左右的放电。

3.3 失效模式
根据日本、美国等国家对在太阳能发电系统中使用的VRLA蓄电池的调查发现：由于VRLA蓄电池通常处于不完全充电状态，因此极易引起正、负极板的硫酸铅化，从而导致蓄电池的容量损失。

4 VRLA蓄电池的设计
考虑到VRLA蓄电池在太阳能（风能）发电系统中的充电模式和失效模式，特别针对“中国光明工程”项目，结合其使用环境。在常规备用型VRLA的设计基础上，还需考虑以下几个方面：
1）由于VRLA蓄电池在运行中处于不完全充电状态，有时还存在深放电后的静置；所以要注重蓄电池的Ah充电效率和深放电后的恢复性能，结合国际先进铅酸蓄电池联合会（ALABC）的研究成果现开发出一种太阳能用VRLA蓄电池的板栅合金，经实验和样品测试证实，其Ah充电效率和深放电后的恢复性能都很理想。
2）在正、负铅膏中，添加能增加导电性的添加剂，如：石墨、乙炔黑等。
3）对安全阀还需考虑海拔2 500m以上应用时的压力范围。
4）蓄电池组内各单体电池的一致性要求。这里的一致性不仅包括电池的开路电压，初期容量，还包括电池的内阻，自放电，以及Ah充电效率等，这就要求从铸板工序开始到四项功能检测都须控制在较小的公差范围内，采用机铸、机涂以及精确注酸是必备的基本保障。

参考文献
1 Alaskan climes show VRLA's potential Batteries International. April 2001
2 The Rap On Raps: A battery-based power solution The battery man. August 2001
3 太阳能系统用铅酸蓄电池在运行中的失效模式（日本译文）
4 太阳能学报. 1999年特刊

责任编辑: banye 参与评论