光伏发电系统设计-蓄电池的选型

项目2光伏发电系统的设计

任务2.3蓄电池的选型

2.3.1铅蓄电池的结构及原理分析

1.铅蓄电池的结构铅酸密封蓄电池由正负极板、隔板、电解液、壳体（电池槽、盖）、接线端子和安全阀等组成，如图2-29所示。

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（1）正负极板极板在蓄电池中的作用有两个：一是发生电化学反应，实现化学能与电能间的转换；二是传导电流。正极活性物质主要成分为深棕色的二氧化铅（PbO2），负极活性物质主要成分为海绵状铅（Pb），呈深灰色。（2）隔板（膜）普通铅蓄电池采用隔板，而VRLA蓄电池采用隔膜。它的主要作用是：防止正负极板短路，使电解液中正负离子顺利通过；阻缓正负极板活性物质的脱落，防止正负极板因震动而损伤。

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（3）蓄电池的壳体（电池槽、盖）蓄电池的壳体（电池槽、盖）是由PP塑料、橡胶等材料制成，是盛放正、负极板和电解液等的容器。（4）电解液电解液是蓄电池的重要组成部分，它的作用一是使极板上的活性物质发生溶解和电离，产生电化学反应；二是起导电作用，蓄电池使用时通过电解液中离子迁移，起到导电作用，使电化学反应得以顺利进行。它是纯浓硫酸和蒸馏水按一定的比例配制面成。（5）安全阀作用有两个：一是安全使用；二是密封作用。

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（6）正负接线端蓄电池各单格电池串联后，两端单格的正、负极桩分别穿出蓄电池盖，形成蓄电池的正、负接线端，实现电池与外界的连接。正接线柱标“＋”或涂红色，负接线柱标“－”号或涂蓝色、绿色。

2.铅蓄电池的原理分析目前公认的是哥来德斯东和特利浦两人提出的“双硫酸化理论”。

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2.3.2蓄电池的充电控制

1.充电过程中阶段划分充电过程一般分为主充、均充和浮充。

2.主充、均充、浮充各阶段的自动转换主充、均充、浮充各阶段的自动转换方法有：（1）时间控制，即预先设定各阶段充电时间，由时间继电器或CPU控制转换时刻。（2）设定转换点的充电电流或蓄电池端电压值，当实际电流或电压值达到设定值时，自动进行转换。（3）采用积分电路在线监测蓄电池的容量，当容量达到一定值时，则发信号改变充电电流的大小。

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3.充电程度判断判断充电程度的主要方法有：（1）观察蓄电池去极化后的端电压变化。（2）检测蓄电池的实际容量值，并与其额定容量值进行比较，即可判断其充电程度。（3）检测蓄电池端电压判断。

4.停充控制主要的停充控制方法有：（1）定时控制。（2）电池温度控制。（3）电池端电压负增量控制。

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2.3.3蓄电池充放电控制电路分析

1.普通蓄电池充放电控制电路（1）电路结构（2）工作原理

2.基于UC3906的蓄电池充电器电路（1）UC3906的结构和工作原理（2）充电参数的确定（3）应用实际电路项目2光伏发电系统的设计

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2.3.4蓄电池容量的设计（1）将负载需要的用电量乘以根据实际情况确定的连续阴雨天数得到初步蓄电池容量。（2）蓄电池容量除以蓄电池的允许最大放电深度。（3）综合（1）、（2）得电池容量的基本公式为

式中电量的单位是A﹒h，如果电量的单位是W﹒h，先将W﹒h折算成A﹒h，折算关系如下：

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2.相关因素的考虑（1）放电率对蓄电池容量的影响（2）温度对蓄电池容量的影响（3）实用蓄电池容量的计算考虑以上相关因素后，将有关修正系数代入后有

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（4）蓄电池串并联数的确定串联的蓄电池的个数等于负载的标称电压除以蓄电池的标称电压，即蓄电池并联数的计算公式为：

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3.蓄电池容量选择其他几种计算公式和方法设计蓄电池的容量还有以下几种计算公式和方法:

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2.3.5蓄电池的选型

1.铅蓄电池的主要技术参数（1）蓄电池的容量（A·h）①理论容量②实际容量③额定容量（2）蓄电池的电压①开路电压②工作电压（端电压）③浮充电压④放电终止电压

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（3）放电时率和放电倍率蓄电池放电或充电至终止电压的速度，称为放电率或充电率，有放电时率（小时率）和放电倍率（电流率）两种表示方法。①放电时率②放电倍率（4）内阻电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化与浓差极化内阻。

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（5）放电深度在蓄电池使用过程中，电池放出的容量占其额定容量的百分比称为放电深度（6）自行放电率蓄电池的自放电是指蓄电池在开路搁置时自动放电现象。

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2.蓄电池的命名方法、型号组成及其代表意义蓄电池名称由单体蓄电池格数、型号、额定容量、电池功能或形状等组成，如图2-39所示。

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3.蓄电池的选型根据离网光伏系统特殊的使用环境及条件，对蓄电池有如下要求：（1）具有深循环放电性能；（2）循环使用寿命长；（3）对过充电、过放电耐受能力强；（4）具有免维护或少维护的特点；（5）低温下也具有良好的充电、放电特性；（6）具有较高的能量效率；（7）具有很高的性能价格比。目前离网型光伏发电系统大多采用阀控式免维护铅酸蓄电池。

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2.4.1光伏控制器的功能、分类及原理分析

1.光伏控制器的功能光伏控制器的基本功能就是将光伏组件（阵列）产生的直流电能提供给蓄电池充电，同时防止蓄电池的过充电或过放电。此外，还具有一些其他保护功能，如防止反充功能、过载和短路保护功能