光伏係統介紹

光伏係統的工作原理在光照條件好的情況下，太陽電池組件產生一定的電動勢，通過組件的串並聯形成太陽能電池fangzhen，shidefangzhendianyadadaoxitongshurudianyadeyaoqiu。yibufengonggeidianlixitongshiyong，yibufentongguochongfangdiankongzhiqiduixudianchijinxingchongdian，jiangguangnengzhuanhuanerlaidediannengchucunqilai。zaiguangzhaotiaojiandabudaoyaoqiushi，xudianchizuzaitongguonibianqitigongdianlixitongsuoxudedianli。

光伏係統的組成 光伏係統是由太陽能電池方陣，蓄電池組，充放電控製器，逆變器等設備組成。其各部分設備的作用是：

(1)太陽能電池方陣：在有光照情況下
，電池吸收光能，電池兩端出現異號電荷的積累，即產生"光生電壓"，這就是"光生伏打效應"。在(zai)光(guang)生(sheng)伏(fu)打(da)效(xiao)應(ying)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)，太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)的(de)兩(liang)端(duan)產(chan)生(sheng)電(dian)動(dong)勢(shi)，將(jiang)光(guang)能(neng)轉(zhuan)換(huan)成(cheng)電(dian)能(neng)，是(shi)能(neng)量(liang)轉(zhuan)換(huan)的(de)器(qi)件(jian)。太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)一(yi)般(ban)為(wei)矽(gui)電(dian)池(chi)，分(fen)為(wei)單(dan)晶(jing)矽(gui)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)
，多(duo)晶(jing)矽(gui)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)和(he)非(fei)晶(jing)矽(gui)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)三(san)種(zhong)。

(2)蓄電池組：其作用是儲存太陽能電池方陣受光照時發出的電能並可隨時向負載供電。

(3)控製器：自動控製電力的選擇，在市電
、太陽能電
、蓄電池電之間選擇，對蓄電池充電。

(4)逆變器：是將直流電轉換成交流電的設備。

光伏係統對蓄電池性能要求分析

一. 光伏發電係統用蓄電池的工作條件

在光伏電站使用環境中
，光照條件好時(白天)
，太陽能電池組件接收太陽光，輸出電能，一部分直流和交流負載工作

，另一部分供給蓄電池充電；光照條件不好時(夜晚或陰雨天)，太tai陽yang能neng電dian池chi組zu件jian無wu法fa工gong作zuo，蓄xu電dian池chi組zu供gong電dian，供gong給gei直zhi流liu或huo交jiao流liu負fu載zai，蓄xu電dian池chi是shi處chu於yu循xun環huan狀zhuang態tai，所suo以yi

，在zai這zhe種zhong使shi用yong環huan境jing下xia，蓄xu電dian池chi的de壽shou命ming為wei循xun環huan壽shou命ming。應ying用yong於yu光guang伏fu係xi統tong中zhong的de蓄xu電dian池chi的de工gong作zuo條tiao件jian和he蓄xu電dian池chi應ying用yong在zai其qi它ta場chang合he的de工gong作zuo條tiao件jian不bu同tong。其qi主zhu要yao區qu別bie可ke以yi概gai括kuo為wei以yi下xia幾ji點dian：

(1)chongdianlvfeichangxiao，youyuchengben，weizhikongjiandengwenti，taiyangdianchitourushulianghuishoudaohendadexianzhi，weilebaozhengdianlixitongdezhengchangshiyong

，wangwangtigonggeixudianchidechongdiandianlibiandeshifenyouxian，pingjunchongdiandianliuyibanwei0.05C10～0.1C10,很少達到0.1C10A。

(2)fangdianlvfeichangxiao，tainengxitongshejishixuyaokaolvdaozuidafuzairongliang，zuichanghoubeishijian，peizhidexudianchirongliangjiaoda，ershijishiyongguochengzhongfuzaixiangduishejifuzaixiaodeduo，xudianchifangdianlvtongchangweiC20～C240，或者更小。

(3)由於受到自然資源的限製，蓄電池隻有在有日照時才能充電:即充電時間受到限製。

(4)不能按給定的充電規律對蓄電池進行充電。

二. 光伏發電係統對VRLA蓄電池的性能要求

光伏發電係統中的蓄電池頻繁處於充電—放(fang)電(dian)的(de)反(fan)複(fu)續(xu)循(xun)環(huan)中(zhong)
，由(you)於(yu)日(ri)照(zhao)的(de)不(bu)穩(wen)定(ding)性(xing)，過(guo)充(chong)電(dian)和(he)深(shen)放(fang)電(dian)的(de)不(bu)利(li)情(qing)況(kuang)時(shi)有(you)發(fa)生(sheng)，加(jia)之(zhi)光(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)係(xi)統(tong)大(da)部(bu)分(fen)在(zai)西(xi)部(bu)地(di)區(qu)使(shi)用(yong)，海(hai)拔(ba)都(dou)在(zai)2500M以上。因此，對光伏發電係統中的蓄電池有如下要求：(1)具有深循環放電性能，充放電循環壽命長；(2)耐過充電能力強
；(3)過放電後容量恢複能力強；(4)良好的充電接受能力
；(5)電池在靜態環境中使用時，電解液不易分層；(6)具有免維護或少維護的性能；(7)應具備良好的高、低溫充放電特性
；(8)能適應高海拔(海拔都在2500M以上)地區的使用環境
；(9)蓄電池組中各蓄電池一致性良好。
[page]
三. 影響光伏發電係統用儲能VRLA蓄電池壽命的因素

(1)正極活性物質軟化脫落

VRLA蓄電池在循環使用條件下，電池的失效主要是由正極活性物質(PAM)的軟化、脫落所致。鉛酸電池循環過程中，正、fujihuoxingwuzhijinglilekeniderongjiezaichenjiguocheng，gaibianleduokongeryanghuaqiandianjidejiegou。youqiduieryanghuaqiandianji，kenenghuiyinqibiaoguantijidezengjia，gaibiankelihekongchicundefenbu
，duokongeryanghuaqianjiegouzhongkelizhijiandejixiejiehexingnenghedaodianxingnengjiangdi，suizhexunhuandejixu，zhezhongqingkuanghaihuijinyibudeehua,結果使得該區域的活性物質軟化和脫落。

(2)放電電流對蓄電池壽命影響

在光伏係統中，蓄電池的放電電流非常小。在小電流條件下形成的PbSO4比大電流條件下形成的PbSO4轉化困難得多。這是因為在小電流條件下形成的PbSO4結晶顆粒要比大電流條件下形成的PbSO4結晶顆粒粗大，粗大的PbSO4結晶顆粒減少了PbSO4的有效麵積，這樣在再充時加速了極板極化，導致PbSO4轉化困難

，隨著循環的繼續,這種情況還會更加加劇，結果使得極板充不進電，最後導致蓄電池壽命終止。

(3) 深度放電後蓄電池容量恢複

在光伏係統中
，蓄電池的放電率要比蓄電池應用在其它場合低，通常介於C20～C240
，shenzhigengdi。xiaodianliuxiashendufangdianyiweizhejibanshangdehuoxingwuzhijiangdedaogengchongfendeliyong。zaixuduoguangfuxitongzhong，tongchangbuhuifashengshendufangdian
，chufeichongdianxitongchuxianguzhanghuozhechixuchangshijiandehuaitianqi。zaizhezhongqingkuangxia
，ruguoxudianchidebudaojishidezaichongdian,硫化問題將更加嚴重，進一步導致容量損失。

(4)酸分層對蓄電池壽命影響

電解液分層現象是由於重力的作用在電池的充放電過程中產生的，即充電時正負極板表麵都產生H2SO4
，它的密度大，因重力的作用而下沉。在放電時，正負極板表麵均消耗H2SO4
，故gu表biao麵mian液ye層ceng密mi度du小xiao
，低di密mi度du的de電dian解jie液ye順shun著zhe極ji板ban間jian上shang升sheng，而er極ji群qun上shang部bu高gao密mi度du的de電dian解jie液ye則ze從cong極ji群qun側ce麵mian向xiang下xia流liu
，電dian解jie液ye流liu動dong的de結jie果guo造zao成cheng了le上shang部bu密mi度du低di、下(xia)部(bu)密(mi)度(du)高(gao)。分(fen)層(ceng)現(xian)象(xiang)的(de)產(chan)生(sheng)對(dui)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)和(he)容(rong)量(liang)均(jun)產(chan)生(sheng)不(bu)利(li)影(ying)響(xiang)，加(jia)速(su)了(le)板(ban)柵(zha)的(de)腐(fu)蝕(shi)和(he)正(zheng)極(ji)活(huo)物(wu)質(zhi)的(de)脫(tuo)落(luo)，導(dao)致(zhi)負(fu)極(ji)板(ban)硫(liu)酸(suan)鹽(yan)化(hua)。

(5)電液密度對鉛蓄電池壽命的影響
電dian解jie液ye的de濃nong度du不bu僅jin與yu蓄xu電dian池chi的de容rong量liang有you關guan，而er且qie與yu正zheng極ji板ban柵zha的de腐fu蝕shi和he負fu極ji活huo性xing物wu質zhi硫liu酸suan鹽yan化hua有you關guan。過guo高gao的de硫liu酸suan濃nong度du加jia速su了le正zheng極ji板ban柵zha的de腐fu蝕shi和he負fu極ji活huo性xing物wu質zhi硫liu酸suan鹽yan化hua，並bing導dao致zhi失shi水shui加jia劇ju。

(6)板柵合金的影響

VRLA蓄(xu)電(dian)池(chi)
，由(you)於(yu)長(chang)期(qi)使(shi)用(yong)，正(zheng)極(ji)板(ban)柵(zha)會(hui)在(zai)電(dian)解(jie)液(ye)的(de)作(zuo)用(yong)下(xia)逐(zhu)步(bu)腐(fu)蝕(shi)並(bing)長(chang)大(da)，板(ban)柵(zha)的(de)長(chang)大(da)使(shi)活(huo)物(wu)質(zhi)和(he)板(ban)柵(zha)的(de)結(jie)合(he)性(xing)降(jiang)低(di)，從(cong)而(er)導(dao)致(zhi)電(dian)池(chi)容(rong)量(liang)逐(zhu)漸(jian)喪(sang)失(shi)。這(zhe)種(zhong)正(zheng)極(ji)板(ban)柵(zha)的(de)腐(fu)蝕(shi)和(he)長(chang)大(da)主(zhu)要(yao)受(shou)板(ban)柵(zha)的(de)合(he)金(jin)組(zu)成(cheng)
、電(dian)解(jie)液(ye)密(mi)度(du)以(yi)及(ji)板(ban)柵(zha)筋(jin)條(tiao)形(xing)狀(zhuang)等(deng)因(yin)素(su)的(de)影(ying)響(xiang)。在(zai)蓄(xu)電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)，板(ban)柵(zha)和(he)活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)的(de)接(jie)口(kou)上(shang)形(xing)成(cheng)非(fei)導(dao)電(dian)層(ceng)
，這(zhe)些(xie)非(fei)導(dao)電(dian)層(ceng)或(huo)低(di)導(dao)電(dian)性(xing)層(ceng)在(zai)板(ban)柵(zha)和(he)PAM界麵引起了高的阻抗
，導致充放電時發熱和板柵附近PAM膨脹，從而限製了電池的容量(即所謂的PCL效應)。

(7)極板的厚度的影響

極(ji)板(ban)的(de)厚(hou)度(du)應(ying)屬(shu)於(yu)電(dian)池(chi)設(she)計(ji)方(fang)麵(mian)的(de)問(wen)題(ti)，一(yi)般(ban)來(lai)說(shuo)，較(jiao)厚(hou)極(ji)板(ban)的(de)循(xun)環(huan)壽(shou)命(ming)要(yao)長(chang)於(yu)較(jiao)薄(bo)極(ji)板(ban)
，而(er)活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)利(li)用(yong)率(lv)相(xiang)比(bi)之(zhi)下(xia)要(yao)差(cha)一(yi)些(xie)。但(dan)有(you)利(li)於(yu)循(xun)環(huan)循(xun)環(huan)壽(shou)命(ming)的(de)延(yan)長(chang)。

(8)裝配壓力的影響

裝配壓力對VRLA電池壽命有很大影響，AGM隔(ge)板(ban)彈(dan)性(xing)差(cha)，組(zu)裝(zhuang)時(shi)極(ji)群(qun)不(bu)加(jia)壓(ya)或(huo)壓(ya)力(li)過(guo)小(xiao)
，隔(ge)板(ban)和(he)極(ji)板(ban)之(zhi)間(jian)不(bu)能(neng)保(bao)持(chi)良(liang)好(hao)的(de)接(jie)觸(chu)
，電(dian)池(chi)容(rong)量(liang)大(da)大(da)下(xia)降(jiang)。在(zai)循(xun)環(huan)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)的(de)膨(peng)脹(zhang)、疏鬆、脫tuo落luo是shi電dian池chi壽shou命ming提ti前qian終zhong結jie的de原yuan因yin之zhi一yi
，而er采cai用yong較jiao高gao的de裝zhuang配pei壓ya力li可ke以yi防fang止zhi活huo性xing物wu質zhi在zai深shen循xun環huan過guo程cheng中zhong的de膨peng脹zhang。若ruo裝zhuang配pei壓ya力li太tai低di，還hai會hui導dao致zhi隔ge板ban過guo早zao地di與yu極ji板ban分fen離li

，引yin起qi電dian液ye傳chuan輸shu困kun難nan，電dian池chi內nei阻zu迅xun速su增zeng大da，容rong易yi導dao致zhi蓄xu電dian池chi壽shou命ming終zhong止zhi。因yin此ci，采cai用yong較jiao高gao的de裝zhuang配pei壓ya力li是shi電dian池chi具ju有you長chang循xun環huan壽shou命ming的de保bao證zheng。

(9)溫度的影響

高溫對蓄電池失水幹涸
、熱失控、正zheng極ji板ban柵zha腐fu蝕shi和he變bian形xing等deng都dou起qi到dao加jia速su作zuo用yong，低di溫wen會hui引yin起qi負fu極ji失shi效xiao，溫wen度du波bo動dong會hui加jia速su枝zhi晶jing短duan路lu等deng等deng，這zhe些xie都dou將jiang影ying響xiang電dian池chi壽shou命ming。在zai一yi定ding環huan境jing溫wen度du範fan圍wei放fang電dian時shi，使shi用yong容rong量liang隨sui溫wen度du升sheng高gao而er增zeng加jia
，隨sui溫wen度du降jiang低di而er減jian小xiao。在zai環huan境jing溫wen度du10～45℃範圍內，鉛蓄電池容量隨溫度升高而增加，如閥控密封鉛蓄電池在40℃下放電電量，比在25℃下放電的電量大10%左右，但是
，超過一定溫度範圍
，則相反，如在環境溫度45～50℃條件下放電，則電池容量明顯減小。低溫(<5℃)時，電池容量隨溫度降低而減小，電解液溫度降低時，其粘度增大，離子運動受到較大阻力
，擴散能力降低

；在(zai)低(di)溫(wen)下(xia)電(dian)解(jie)液(ye)的(de)電(dian)阻(zu)也(ye)增(zeng)大(da)，電(dian)化(hua)學(xue)的(de)反(fan)應(ying)阻(zu)力(li)增(zeng)加(jia)
，結(jie)果(guo)導(dao)致(zhi)蓄(xu)電(dian)池(chi)容(rong)量(liang)下(xia)降(jiang)。其(qi)次(ci)低(di)溫(wen)還(hai)會(hui)導(dao)致(zhi)負(fu)極(ji)活(huo)性(xing)物(wu)質(zhi)利(li)用(yong)率(lv)下(xia)降(jiang)

，影(ying)響(xiang)蓄(xu)電(dian)池(chi)容(rong)量(liang)，如(ru)電(dian)池(chi)在(zai)-10℃環境溫度環境溫度下放電時，負極板容量僅達35%額定容量。因此通常情況下蓄電池若在25℃條件下使用時，蓄電池的壽命為3年;那麼30℃條件下使用時，就下降至2.5年;40℃時就下降至1.5年。即以25℃為基準，每升高10℃
，其使用壽命縮短一半。
[page]
四.光伏係統用儲能VRLA蓄電池的設計實踐

根據光伏係統用蓄電池的工作條件以及對光伏係統用蓄電池性能的特殊要求
，結合上述影響蓄電池壽命的因素，在原VRLA蓄電池的基礎上進行了一係列的研究和技術改進

，設計開發了光伏係統專用VRLA蓄電池。具體改進措施包含以下幾方麵：

(1)板柵合金：caiyongleshiheyuxunhuanshiyongqiantihuozheqiangebanzhahejin
，jinengfangzhijibanzaishiyongguochengzhongfushizengchang，youkexiaochubanzhahehuoxingwuzhidejiemianshangdezudangceng
，dujuelezaoqirongliangshuaijian。qichongdianxiaolvheshenfangdianhoudehuifuxingnengdouhenlixiang。youyugeweiyouduyuansu，xianzaixianzhishiyong。danyouyuqiantihejindianchi，shishuiyanzhong，xianzaiyibanzuochengkaikoushixudianchixuyaodingqibushui，xuyaorenyuandingqiweihu。

(2)板柵結構：采cai用yong了le特te殊shu的de板ban柵zha結jie構gou，可ke防fang止zhi因yin板ban柵zha增zeng長chang而er導dao致zhi蓄xu電dian池chi損sun壞huai，並bing增zeng加jia了le板ban柵zha的de厚hou度du

，以yi延yan長chang蓄xu電dian池chi的de使shi用yong壽shou命ming。現xian在zai常chang用yong管guan式shi正zheng極ji板ban柵zha設she計ji
，有you限xian解jie決jue了le因yin活huo性xing與yu板ban柵zha之zhi間jian接jie觸chu不bu好hao的de問wen題ti。

(3)鉛膏：在正、負鉛膏中，添加能增加導電性的添加劑，如石墨
、乙炔黑等，並改進和膏工藝和固化工藝，提高了蓄電池的充電接受能力
、過放電後容量恢複能力和深循環壽命。

(4)裝配壓力：提高了電池的裝配壓力
，以提高蓄電池的循環使用壽命。采用了高強度緊裝配技術，確保蓄電池緊裝配壓力得以實現。

(5)電解液：降(jiang)低(di)了(le)硫(liu)酸(suan)電(dian)解(jie)液(ye)的(de)比(bi)重(zhong)
，並(bing)添(tian)加(jia)了(le)特(te)殊(shu)的(de)電(dian)液(ye)添(tian)加(jia)劑(ji)，可(ke)以(yi)降(jiang)低(di)對(dui)極(ji)板(ban)的(de)腐(fu)蝕(shi)
，減(jian)少(shao)電(dian)液(ye)分(fen)層(ceng)的(de)產(chan)生(sheng)，提(ti)高(gao)了(le)電(dian)池(chi)的(de)充(chong)電(dian)接(jie)受(shou)能(neng)力(li)，和(he)過(guo)放(fang)電(dian)性(xing)能(neng)。

(6)雜質的控製：對各種材料的雜質(如Sb、Fe、Ni等)進行嚴格的控製，特別是合金中雜質的控製，降低了電池的自放電
，杜絕了負極總線腐蝕現象的發生。

(7)正負活性物質的配比：針對光伏係統用儲能VRLA蓄電池的充放電特點，調整了正負活性物質的配比
，提高蓄電池的循環壽命。

(8)安全閥：對安全閥還考慮了海拔2500m以上的高原氣候的影響
，特別調整了開閉閥壓力，采用專用安全閥。

(9)電池結構：降jiang低di了le電dian池chi總zong高gao度du。采cai用yong用yong矮ai型xing結jie構gou生sheng產chan
，可ke以yi大da大da降jiang低di由you於yu電dian液ye分fen層ceng現xian象xiang導dao致zhi蓄xu電dian池chi的de使shi用yong壽shou命ming和he容rong量liang受shou到dao不bu利li影ying響xiang。但dan由you於yu膠jiao體ti電dian池chi不bu易yi出chu現xian電dian解jie液ye分fen層ceng現xian場chang，無wu此ci限xian製zhi。
(10)蓄電池各單體電池的一致性：這(zhe)裏(li)提(ti)到(dao)的(de)一(yi)致(zhi)性(xing)不(bu)僅(jin)是(shi)指(zhi)電(dian)池(chi)的(de)開(kai)路(lu)電(dian)壓(ya)，初(chu)期(qi)容(rong)量(liang)
，還(hai)包(bao)括(kuo)電(dian)池(chi)的(de)內(nei)阻(zu)
，自(zi)放(fang)電(dian)，以(yi)及(ji)充(chong)電(dian)效(xiao)率(lv)等(deng)，這(zhe)就(jiu)要(yao)求(qiu)足(zu)夠(gou)的(de)製(zhi)造(zao)精(jing)度(du)

，即(ji)從(cong)鉛(qian)粉(fen)
、鑄片、和膏、塗片

、固化、化成、幹燥裝配、加酸、充電到最後的四項功能檢測都必須控製在較小的公差範圍內
，所以采用機鑄、機塗
、組立機裝配以及精確注酸是確保電池一致性的可靠保證，盡量減少人為因子。

youyuguangfufadianxitongyongzhuanhuaxiaolvdichengbengao，bingqiemeiyouxiangyingpeitaodegulifazhandefalvfagui，shideguangfuxitongfazhanjiaoman。danfazhanxinxingnengyuanshidashisuoqu
，bijianggaosufazhan。erchunengxudianchimuqianzhuyaobaokuogeniexudianchiheqiansuanxudianchi
，qizhonggeniedianchizhengzhububeitaotai。qiansuanxudianchibaokuofuyeshihepinyeshi，bijiangzaijinjinianzaiguangfufadianxitongdoudedaoguangfandeyingyong。

相關閱讀：

光伏逆變器市場獲新生
，華為挺進出大功勞
詳說為何光伏接線盒二極管會產生銅綠？
傾囊相授：全部的光伏電站電氣主接線方案