VRLA蓄电池在光伏体系的运用
前语
我国幅员辽阔，人口散布不均，东密西疏，因地理环境和经济相对落后等原因，构成一些区域的电力相对匮乏，国家电力电网无法掩盖，无法会集供电，或许电网质量不安稳，给当地的经济开展，人民生活的改善构成必定的妨碍。特别在我国的北方、西北等地问题尤为杰出，迫切需求有合适当区域运用的安稳牢靠的电力体系。现在常用的独自供电体系有发电机组、太阳能体系、风力发电体系、风景互补体系。
发电机组，以一次动力作为动力源推进内燃机，内燃机传动发电机，发电机做磁力线切割运动发作电能。而一次动力资源越来越稀疏，价格越来越高，并且严峻影响天然环境。
太阳能体系、风力发电体系、风景互补体系，以天然界取之不尽用之不完的光能、风能作为能量源，经过必定装换设备转化为能够运用的电能，此动力天然、环保，充沛体现了节能、环保、爱地球的理念。而此类电源能够继续供电的才干需求储能设备供应保证，现在首要运用的储能设备有镉镍电池、VRLA蓄电池。但因为本钱，原资料缺少等原因，镉镍电池逐渐被VRLA蓄电池替代。下面以光伏体系为例介绍一下VRLA蓄电池在光伏体系的运用。
光伏体系介绍
一.光伏体系的作业原理：
在光照条件好的状况下，太阳电池组件发作必定的电动势，经过组件的串并联构成太阳能电池方阵，使得方阵电压到达体系输入电压的要求。一部分供应电力体系运用，一部分经过充放电操控器对蓄电池进行充电，将光能转化而来的电能贮存起来。在光照条件达不到要求时，蓄电池组再经过逆变器供应电力体系所需的电力。
二.光伏体系的组成：
光伏体系是由太阳能电池方阵，蓄电池组，充放电操控器，逆变器等设备组成。其各部分设备的效果是：
(1)太阳能电池方阵：在有光照状况下，电池吸收光能，电池两头呈现异号电荷的堆集，即发作”光生电压”，这便是”光生伏打效应”。在光生伏打效应的效果下，太阳能电池的两头发作电动势，将光能转化成电能，是能量转化的器材。太阳能电池一般为硅电池，分为单晶硅太阳能电池，多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。
(2)蓄电池组：其效果是贮存太阳能电池方阵受光照时宣布的电能并可随时向负载供电。
(3)操控器：自动操控电力的挑选，在市电、太阳能电、蓄电池电之间挑选，对蓄电池充电。
(4)逆变器：是将直流电转化成沟通电的设备。
光伏体系对蓄电池功用要求剖析
一.光伏发电体系用蓄电池的作业条件：
在光伏电站运用环境中，光照条件好时(白日)，太阳能电池组件接纳太阳光，输出电能，一部分直流和沟通负载作业，另一部分供应蓄电池充电;光照条件欠好时(夜晚或阴雨天)，太阳能电池组件无法作业，蓄电池组供电，供应直流或沟通负载，蓄电池是处于循环状况，所以，在这种运用环境下，蓄电池的寿数为循环寿数。
运用于光伏体系中的蓄电池的作业条件和蓄电池运用在其它场合的作业条件不同。其首要差异能够归纳为以下几点:
(1)充电率十分小, 因为本钱，方位空间等问题，太阳电池投入数量会遭到很大的约束，为了保证电力体系的正常运用，往往供应给蓄电池的充电电力变得十分有限，均匀充电电流一般为0.05C10～0.1C10,很少到达0.1C10A。
(2)放电率十分小,太能体系规划时需求考虑到最大负载容量，最长后备时刻，装备的蓄电池容量较大，而实际运用进程中负载相对规划负载小得多，蓄电池放电率一般为C20～C240,或许更小。
(3)因为遭到天然资源的约束,蓄电池只要在有日照时才干充电:即充电时刻遭到约束。
(4)不能按给定的充电规则对蓄电池进行充电。
二.光伏发电体系对VRLA蓄电池的功用要求:
光伏发电体系中的蓄电池频频处于充电—放电的重复续循环中，因为日照的不安稳性，过充电和深放电的晦气状况时有发作，加之光伏发电体系大部分在西部区域运用，海拔都在2500M以上。因而，对光伏发电体系中的蓄电池有如下要求：
(1)具有深循环放电功用，充放电循环寿数长;
(2)耐过充电才干强;
(3)过放电后容量康复才干强;
(4)杰出的充电接受才干;
(5)电池在静态环境中运用时，电解液不易分层;
(6)具有免保护或少保护的功用;
(7)应具有杰出的高、低温充放电特性;
(8)能习惯高海拔(海拔都在2500M以上)区域的运用环境;
(9)蓄电池组中各蓄电池一致性杰出。
三.影响光伏发电体系用储能VRLA蓄电池寿数的要素：
(1)正极活性物质软化掉落
VRLA蓄电池在循环运用条件下,电池的失效首要是由正极活性物质(PAM)的软化、掉落所造成的。
铅酸电池循环进程中,正、负极活性物质阅历了可逆的溶解再堆积进程,改动了多孔二氧化铅电极的结构。特别对二氧化铅电极,或许会引起表观体积的添加,改动颗粒和孔尺度的散布，多孔二氧化铅结构中颗粒之间的机械结合功用和导电功用下降，跟着循环的继续,这种状况还会进一步的恶化,成果使得该区域的活性物质软化和掉落。
(2)放电电流对蓄电池寿数影响
在光伏体系中,蓄电池的放电电流十分小。在小电流条件下构成的PbSO4比大电流条件下构成的PbSO4转化困难得多。这是因为在小电流条件下构成的PbSO4结晶颗粒要比大电流条件下构成的PbSO4结晶颗粒粗大，粗大的PbSO4结晶颗粒削减了PbSO4的有用面积,这样在再充时加快了极板极化, 导致PbSO4转化困难，跟着循环的继续,这种状况还会愈加加重,成果使得极板充不进电，最终导致蓄电池寿数停止。
(3)深度放电后蓄电池容量康复
在光伏体系中,蓄电池的放电率要比蓄电池运用在其它场合低,一般介于C20～C240，乃至更低。小电流下深度放电意味着极板上的活性物质将得到更充沛的运用。在许多光伏体系中,一般不会发作深度放电,除非充电体系呈现毛病或许继续长时刻的坏天气。在这种状况下,假如蓄电池得不到及时的再充电,硫化问题将愈加严峻,进一步导致容量丢失。
(4)酸分层对蓄电池寿数影响
电解液分层现象是因为重力的效果在电池的充放电进程中发作的，即充电时正负极板外表都发作H2SO4,它的密度大,因重力的效果而下沉。在放电时,正负极板外表均耗费H2SO4,故外表液层密度小, 低密度的电解液顺着极板间上升,而极群上部高密度的电解液则从极群旁边面向下贱,电解液活动的成果构成了上部密度低、下部密度高。分层现象的发作对蓄电池的运用寿数和容量均发作晦气影响，加快了板栅的腐蚀和正极活物质的掉落,导致负极板硫酸盐化。
(5)电液密度对铅蓄电池寿数的影响
电解液的浓度不只与蓄电池的容量有关，并且与正极板栅的腐蚀和负极活性物质硫酸盐化有关。过高的硫酸浓度加快了正极板栅的腐蚀和负极活性物质硫酸盐化，并导致失水加重。
(6)板栅合金的影响
VRLA蓄电池，因为长期运用,正极板栅会在电解液的效果下逐渐腐蚀并长大,板栅的长大使活物质和板栅的结合性下降,然后导致电池容量逐渐损失。这种正极板栅的腐蚀和长大首要受板栅的合金组成、电解液密度以及板栅筋条形状等要素的影响。
在蓄电池充电进程中,板栅和活性物质的接口上构成非导电层,这些非导电层或低导电性层在板栅和PAM界面引起了高的阻抗,导致充放电时发热和板栅邻近PAM胀大,然后约束了电池的容量(即所谓的PCL效应)。
(7)极板的厚度的影响
极板的厚度应归于电池规划方面的问题，一般来说，较厚极板的循环寿数要善于较薄极板，而活性物质运用率相比之下要差一些。但有利于循环循环寿数的延伸。
(8)安装压力的影
安装压力对VRLA电池寿数有很大影响,AGM隔板弹性差,拼装时,极群不加压或压力过小,隔板和极板之间不能坚持杰出的触摸,电池容量大大下降。
在循环进程中，活性物质的胀大、疏松、掉落是电池寿数提早完结的原因之一，而选用较高的安装压力能够避免活性物质在深循环进程中的胀大。若安装压力太低，还会导致隔板过早地与极板别离，引起电液传输困难，电池内阻敏捷增大，简单导致蓄电池寿数停止。因而，选用较高的安装压力是电池具有长循环寿数的保证。
(9)温度的影响
高温对蓄电池失水干枯、热失控、正极板栅腐蚀和变形等都起到加快效果，低温会引起负极失效，温度动摇会加快枝晶短路等等，这些都将影响电池寿数。 在必定环境温度规模放电时，运用容量随温度升高而添加，随温度下降而减小。在环境温度10～45℃规模内，铅蓄电池容量随温度升高而添加，如阀控密封铅蓄电池在40℃下放电电量，比在25℃下放电的电量大10%左右，可是，超越必定温度规模，则相反，如在环境温度45～50℃条件下放电，则电池容量显着减小。低温(<5℃)时，电池容量随温度下降而减小，电解液温度下降时，其粘度增大，离子运动遭到较大阻力，分散才干下降;在低温下电解液的电阻也增大，电化学的反响阻力添加，成果导致蓄电池容量下降。其次低温还会导致负极活性物质运用率下降，影响蓄电池容量，如电池在-10℃环境温度环境温度下放电时，负极板容量仅达35%额外容量。
一般状况下，若在25℃条件下运用时，蓄电池的寿数为3年，那么30℃条件下运用时，就下降至2.5年;40℃时就下降至1.5年。即以25℃为基准，每升高10℃，其运用寿数缩短一半
四.光伏体系用储能VRLA蓄电池的规划实践
依据光伏体系用蓄电池的作业条件以及对光伏体系用蓄电池功用的特别要求，结合上述影响蓄电池寿数的要素，在原VRLA蓄电池的基础上进行了一系列的研讨和技能改善，规划开发了光伏体系专用VRLA蓄电池。详细改善办法包含以下几方面：
(1)板栅合金：选用了合适与循环运用铅锑或许铅镉板栅合金，既能避免极板在运用进程中腐蚀添加，又可消除板栅和活性物质的界面上的阻挡层，杜绝了前期容量衰减。其充电功率和深放电后的康复功用都很抱负。因为镉为有毒元素，现在约束运用。但因为铅锑合金电池，失水严峻，现在一般做成开口式蓄电池需求定时补水，需求人员定时保护。
(2)板栅结构：选用了特别的板栅结构，可避免因板栅添加而导致蓄电池损坏，并添加了板栅的厚度，以延伸蓄电池的运用寿数。现在常用管式正极板栅规划，有限处理了因活性与板栅之间触摸欠好的问题。
(3)铅膏：在正、负铅膏中，添加能添加导电性的添加剂，如石墨、乙炔黑等，并改善和膏工艺和固化工艺，进步了蓄电池的充电接受才干、过放电后容量康复才干和深循环寿数。
(4)安装压力：进步了电池的安装压力，以进步蓄电池的循环运用寿数。选用了高强度紧安装技能，保证蓄电池紧安装压力得以完成。
(5)电解液：下降了硫酸电解液的比重，并添加了特别的电液添加剂，能够下降对极板的腐蚀，削减电液分层的发作，进步了电池的充电接受才干，和过放电功用。
(6)杂质的操控：对各种资料的杂质(如Sb、Fe、Ni等)进行严厉的操控，特别是合金中杂质的操控，下降了电池的自放电，杜绝了负极总线腐蚀现象的发作。
(7)正负活性物质的配比：针对光伏体系用储能VRLA蓄电池的充放电特色，调整了正负活性物质的配比，进步蓄电池的循环寿数。
(8)安全阀：对安全阀还考虑了海拔2500m以上的高原气候的影响，特别调整了开闭阀压力，选用专用安全阀。
(9) 电池结构：下降了电池总高度。选用用矮型结构出产，能够大大下降因为电液分层现象导致蓄电池的运用寿数和容量遭到晦气影响。但因为胶体电池不易呈现电解液分层现场，无此约束。
(10)蓄电池各单体电池的一致性：这儿说到的一致性不只是指电池的开路电压，初期容量，还包含电池的内阻，自放电，以及充电功率等，这就要求满足的制作精度，即从铅粉、铸片、和膏、涂片、固化、化成、枯燥安装、加酸、充电到最终的四项功用检测都必须操控在较小的公役规模内，所以选用机铸、机涂、组立机安装以及准确注酸是保证电池一致性的牢靠保证，尽量削减人为因子。
总结
因为光伏发电体系用转化功率低，本钱高，以及没有相应配套的鼓舞开展的法律法规，使得光伏体系开展较慢。但开展新式动力是大势所趋，必将高速开展。而储能蓄电池现在首要包含镉镍蓄电池和铅酸蓄电池，其间镉镍电池正逐渐被筛选。铅酸蓄电池包含富液式和贫液式，必将在近几年在光伏发电体系都得到广泛的运用。
