蓄电池的特性是什么，其充放电要求又是什么？

互推小编 2024-04-13

在太阳能光伏系统的应用中蓄电池一般有三种:铅酸蓄电池、镍蓄电池及其他现代蓄电装置。

一般小型的独立光伏发电系统中采用铅酸蓄电池或者是镍蓄电池，但是在中、大型的系统中通常都采用铅酸蓄电池。

因为铅酸蓄电池的原材料丰富，造价便宜，维修方便，高低温性能好，能够在-40 度至 62 度之间工作，而且不具有记忆效应。

在光伏系统中，蓄电池作为储能装置是独立光伏发电系统中不可缺少的一部分当太阳能光伏电池板将光能转化为电能后，通过充电器和蓄电池将电能储存起来，到需要用时再通过放电器经蓄电池内的电能释放出来。

在实际的系统中，储能装置是最易受到损坏和最容易消耗的部分，因此需要掌握和应用好蓄电池的特性，为光伏发电系统的应用莫定好基础。

蓄电池的基本特性

蓄电池的自放电特性:蓄电池在独立存贮期间，容量会逐渐减少，这就是出于蓄电池有自放电特性的原因。

蓄电池在没有带任何负载的情况下，由于自放电会使得容量损失，甚至为零。

因为蓄电池的负极活性物质多为活泼的金属粉木电极，在电解液中其电势要比氨电势更负，可发生转换氢气的化学反应，所以自放电通常是在蓄电池的负极。

一般来说。碱性蓄电池的电荷保持能力要强于酸性蓄电池。

蓄电池的使用寿命:当蓄电池的内部发生短路或者外部收到损害而不能继续使用时，蓄电池的使用寿命就终止了。蓄电池的有效寿命期限即为使用寿命。

蓄电池的使用寿命包括使用期限和使用周期。使用期限指的是包括蓄电池存放时间在内的蓄电池可使用时间。使用周期指蓄电池可以重复使用的次数。

如果以循环来比较的话，目前常用蓄电池中，锌银蓄电池寿命最短，只有 30~500 次;酸蓄电池为 300~500次;碱性镍蓄电池最长，为 500~1000 次循环

影响蓄电池寿命的因素主要有两个:一是蓄电池本身容量的逐渐下降引起的衰退。二是蓄电池内部发生短路，如隔膜物质的老化而穿孔，活性物质的脱落和膨胀使得两极发生短路，在充电过程中隔膜被穿透都有可能发生短路。

蓄电池的运行方式:在光伏系统中，可以根据自身系统的不同要求，将同型号的蓄电池进行串并联，以达到设计要求。蓄电池的运行方式主要有三种;循环充放电制、定期浮充制和连续浮充制。

循环充放电:循环充放电的工作比较简单，太阳能电池板向蓄电池充电，然后蓄电池向负载放电，这就是循环充放电。它的使用寿命短，电解液消耗的也多。一般小型光伏系统采用此方式。
连续浮充制:连续浮充也称为全浮充。此方式是指长期将蓄电池组并接在负载回路上若光伏组件完全没电时才启用蓄电池对负载供电，这样就可以保证负载连续工作。

3.定期浮充制:定期浮充制也叫做半浮充制，是一种定期将光伏电池和蓄电池并联供电的工作方式。

蓄电池的充电方式

采用合理的方式对蓄电池进行充电，是保证光伏发电系统持续工作的重要基础。如图 3-1 所示。

恒流充电:恒流充电就是通过充电控制器以不变的电流进行充电,其充电电流曲线如图 3-2所示。这种方法特别适合于有多个蓄电池串联的蓄电池组进行充电，要使蓄电池持续放电的时间长，最好用于小电流长时间的充电模式。

一种改进型的恒流方法就可以避免充电后期电流过大的缺点，它就是分段恒流充电。这种方法在充电后期把电流减小以达到目的。

通常按照光伏系统的要求和蓄电池维护使用说明书中的有关规定来决定具体充电电流的大小、充电时间以及何时转换为小电流等等。

恒压充电:恒压充电就是指以一恒定电压对蓄电池进行充电。在充电末期只有很小的电流通过，这样在充电过程中就不用进行电流的调整。

相对于恒流充电方式来讲，恒压充电的电流小，所以充电过程中析气量小，充电时间短，能耗低，充电效率可达 80%，如充电电压选择合适，可在 8 小时内就完成充电。

此法也有其不足之处:

在充电初期，如果蓄电池的放电深度过深，充电电流会就很大，不仅会危及充电控制器的安全，而且有可能因过流而造成蓄电池的损伤。

如果蓄电池电压过低，后期充电电流又过小，充电时间过长，不适合串联数量多的电池组充电。

蓄电池端电压的变化很难补偿，充电过程中对低电压电池的完全充电也很难完成这种充电方式，通常在小型光伏小系统中采用，由于其充电电源来自太阳能电池其功率不足以产生很大的电流对蓄电池充电，所以在这样的系统中不能串联多组蓄电。

恒压限流充电;恒压限流充电方式是为避免恒压充电过程中初始电流过大而进行改进的一种方式。它是在充放电控制器与蓄电池之间串联了一个限流电阻。虽然充电控制器输出是恒压，但加在蓄电池上的电压并不为恒压，因此也称这种方式为准恒压方式。

快速充电:快速充电是电流以脉冲的方式传输给蓄电池，并随着充电过程的进行，蓄电池有一个瞬间大电流的放电，使其电极去极化。在短时间内可以充足蓄电池，既不需要恒流大电流，也不需要很高的恒定电压。

这样就可以大大地提高充电速度，缩短充电时间。但采用电流过大时蓄电池的温度会升高过快，对蓄电池有损害且电流利用率也下降。

快速充电就是采用 IC 以上的大电流和高电压对蓄电池充电，在 1~2小时内把蓄电池充好，而且在这个过程中不会使蓄电池产生大量析气和使蓄电池电解液温度过高(一般在 45C以下)。

同时注意脉冲充电电流、持续时间和放电电流以及持续时间必须根据蓄电池的要求进行设计。这种方式是光伏系统中充电的主要方式之一。

智能充电:智能充电是指自动跟踪蓄电池的可接受充电电流，是充电电流与蓄电池内部的极化电流一致，也叫做充电的最小损耗模式。在一般充电技术中，跟踪不了蓄电池的实际状态和可接受电流。

蓄电池的充放电要求

光伏发电系统中蓄电池作为储能装置存储太阳能电池板吸收光照后所产生的电能，随时准备为负载进行供电。尤其在独立太阳能光伏发电系统中蓄电池是光伏储能的核心器件，并且受到当地气候与使用方式的影响，对蓄电池的要求也各有不同,通常有如下要求:

自放电率低:随着蓄电池的使用时间的增长及电池温度的升高，自放电率会增加。新蓄电池的自放电率通常是小于容量的 5%，但是旧的或者有质量不太好的蓄电池的放电率会每月增至10%~15%。
使用寿命长:使用寿命一直是蓄电池领域关心的主要问题。有太多的因素对使用寿命造成影响，使得实际应用中蓄电池的寿命往往达不到用户的要求。因此需要各方面综合匹配以期达到最佳使用寿命。

放电深度能力强:放电深度对寿命的影响主要表现在，放电深度越大，相对使用寿命越短。如果放电深度加大，则参与反应的活性物质越多，从而使活性物质的收缩和膨胀程度增大，对结合力破坏加大，活性物质脱落也就严重，使蓄电池寿命缩短。因此对同一负载来说，使用更大容量的蓄电池比小的容量蓄电池有更长的寿命。
充电效率高:采用合理的充电方式可以提高蓄电池的充电效率。在不同的应用场合需要采用不同的充电方式，在上一节中已经做过详细讨论。
少维护或免维护:通常为确保蓄电池的使用寿命，会对电池进行定期的检查和维护。这无疑给整个光伏系统增加了不小的工作量。因此在选择时，可以尽量选择在性能设计上具有免维护功能的蓄电池，以减少实际工程中检查和维护的时间。

工作温度范围宽:出于在独立光伏发电系统的地域和环境存在特使性，因此可以根据实际情况选择温度范围较宽的蓄电池。
价格低廉:在设计容量时要避免容量过大，增加成本，造成不必要的浪费同时，在能够满足系统负载供电的情况下尽量选择性价比高的型号的蓄电池[423.13光系统池的电方法随着各种蓄电池技术的发展，电池的充电技术也不断更新，目前多模式充电技术被认为是最佳充电技术。

其综合了恒压和恒流充电法优点，使蓄电池保持较高的容量和较长的使用寿命。结合多模式的充电方法，本系统设计了三段式充电方法，充电过程分为快冲、恒压冲和浮充三个阶段，充电效果更佳。其充电电流、电压曲线如下图 3-4 所示。