在光伏储能电站中,寿命最短的部件就是蓄电池,但成本却是占比最大,从理论上讲,胶体铅酸蓄电池寿命可以到5年,铅碳电池可以到7-8年,但在实际应用中,有的应用场合蓄电池3年不到就不能用了,这是什么原因呢,经过多年的现场经验,发现蓄电池的寿命主要和充电、放电、环境温度有关系。
1、蓄电池的充电
从理论上说,充电电流越小越好。因为电流小,反应生成的结晶物越细小,反应越充分,能储存的电量就越多。而且电流小,电池发热越小,极板越不容易变形,就不会引起极板上有效物质的脱落。
多大的充电电流不会损坏蓄电池?
10小时充电率,100A蓄电池就用10A电流充电10小时。如果条件允许,不受时间限制,充电时间略大于电池容量/充电电流,可以将充电电流降到10A以下。
储能逆变器一般是采用三段充电法充电的,也就是充电初期用较大电流(10小时充电率),随着电池电压的上升,充电电流自动逐步减小,直到电压达到终止电压时,自动停止充电;
三段充电法:
第一阶段快充,恒流充电阶段,以充电器最大的输出电流对电池快速充电,如果是太阳能控制器,则是以MPPT最大功率点工作,充电时间取决于电池容量和开始充电时电池状态。第二阶段均充,恒压充电阶段,充电器充电电压保持恒定,充入电量继续增加,电池电压缓慢上升,充电电流下降;第三阶段浮充模式,蓄电池基本充满,充电电流下降到低于浮充转换电流,充电电压降低到浮充电压。
2、工作环境温度
环境温度过高对阀控蓄电池使用寿命的影响很大。温度升高时,蓄电池的极板腐蚀将加剧,同时将消耗更多的水,从而使电池寿命缩短。阀控蓄电在使用中对温度有一定要求。典型的阀控蓄电池高于25℃时,每升高6~9℃,电池寿命缩短一半。因此,其浮充电压应根据温度进行补偿,一般为2~4 mV/℃,而现有很多充电机没有此功能。为达到阀控蓄电池的最佳使用寿命,应尽可能创造恒温下的使用环境,同时保持蓄电池良好的通风和散热条件。具体来说,安放蓄电池的房间应有空调设备。蓄电池摆放要留有适当的间距,改善电池与环境媒介的热交换。电池间保持不小于15mm的间隙,电池与上层隔板间有不小于150mm的间距的“通风道”来降低温升。
3、蓄电池放电方式
蓄电池都有一个最大放电电流,放电倍率=充放电电流/额定容量;例如:额定容量为100Ah的电池用20A放电时,其放电倍率为0.2C。电池放电C率,1C,2C,0.2C是电池放电速率:表示放电快慢的一种量度。所用的容量1小时放电完毕,称为1C放电;5小时放电完毕,则称为1/5=0.2C放电。一般可以通过不同的放电电流来检测电池的容量。对于24AH电池来说,2C放电电流为48A,0.5C放电电流为12A。
长时间过放,或者充电电流突然变化很大,都会降低蓄电池的寿命。
很多人都认为,只要有光伏就对蓄电池进行充电,这样会保护蓄电池不受亏电的影响.其实蓄电池的循环次数是一定的,在350—400之间,就是说充电达到或超过这个次数的时候,就是蓄电池的报废时间到了,所以充电也要看电量的多少再决定是否应该补充电量。
4、蓄电池放电深度
在电池使用过程中,电池放出的容量占其额定容量的百分比称为放电深度(depth of discharge,DOD)。放电深度的高低电池寿命有很深的关系,放电深度越深,其充电寿命就越短,因此在使用时应尽量避免深度放电。蓄电池放电深度在10%~30%上下为浅循环放电;放电深度在40%~70%上下为中等循环放电;放电深度在80%~90%上下的为深循环放电。
一般来说,蓄电池长期运行的每日放电深度越深,蓄电池寿命越短,放电深度越浅,蓄电池寿命越长。浅循环放电有利于延长蓄电池寿命。蓄电池浅循环运行,有两个明显的优点:第一,蓄电池一般有较长的循环寿命;第二,蓄电池经常保有较多的备用安时容量,使光伏系统的供电保证率更高。根据实际运行经验,较为适中的放电深度是60%到70%。
过度放电主要发生在交流电源停电后,蓄电池长时间为负载供电。当蓄电池被过度放电时,会在电池的阴极造成“硫酸盐化”。因硫酸铅是一种绝缘体,它的形成必将对蓄电池的充、放电性能产生很大的负面影响。在阴极上形成的硫酸盐越多,蓄电池的内阻越大,电池的充、放电性能就越差,蓄电池的使用寿命就越短。小电流放电条件下形成的硫酸铅,要氧化还原是十分困难的,若硫酸铅晶体长期得不到清理,必然会影响蓄电池的容量和使用寿命。
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