蓄电池在小型风力发电设备发电中的应用

在小型风力发电设备中，蓄电池是重要的辅助设备之一。蓄电池在直流发供电系统中起着贮存电能和稳定电压的重要作用。

一、蓄电池容量的确定

蓄电池容量配置的是否合理，直接影响风力发电的各项技术经济指标。容量选的小了，多风时发出的富余电量得不到充分储存。容量选的太大，一则增加投资；二则蓄电池可能会长期处于充电不满状态，将会影响蓄电池的效率和使用寿命。表一为蓄电池在风力发电设备中所占投资情况。

一般常规充电是“两阶段恒电流充电”，此法既不浪费电力，充电时间短，对延长蓄电池使用寿命有利，同时计算蓄电池容量也容易得多。风力发电的情况，则不同于常规充电。

由于风速经常变化，电机输出的电流时大时小，时有时无，这样蓄电池充电电流和所需充电时间就很难确定。针对这种实际情况，我们采用如下两种计算方法来确定配置蓄电池容量。　

1．电量平衡计算法

计算步骤如下：

a．根据当地气象部门提供的风速资料，以十天为一时度，逐旬分别统计风机起始工作风速至停机风由范围内的不同风速发生小时数。

b．根据选用的风力发电机的P＝f（V）特性曲线和风速资料，计算—台机逐旬所能发出的电量，并绘出其全年发电量过程曲线。图—是根据内蒙察右后旗的风速资料计算绘制的商都牧机厂ED1．5～100型风机的年发电量过程线。计算得出该机在当地的风况下，年发电量为276度。从过程线看出各旬的发电量变化很大，最多的四月下旬为19度，最少的二月下旬仅0．95度、相差近20倍，说明配置蓄电池进行储能调节是必要的。

c   根据用电信况，计算出逐旬的用电量，并给出全年用电量过程线。附图中虚线所示。

d．比较发电量和用电量过程线，以发电少于用电差值最大的时段（图中斜线部分）的电量来确定所需蓄电池容量。图中差值最大的电量为2。3度。需配置2300伏安时电池，实际选用12伏48安时蓄电池4块。总容量2304伏安时。

2．经验计算法

根据我们试点的经验，在察右后旗、商都地区的风况下，也可采用以下公式简便估算所需电池容量。即

式中：Q——所需配置蓄电池容量（安时）；

p——负载功率（瓦）；

t——日用电小时数；

U——标准蓄电池电压（一般为12伏）；

n——电池储备周期系数； （根据风况而确定，一般取3～8天）

K——放电控制系数、（取0．75～ 0．8）　

上式考虑了：

① 用电设备的额定功率，

② 当地气象情况，即无风期平均时间，⑧为了防止蓄电池过放电，放电应控制在一定程度。

仍以察右后旗为例，安装一台100瓦机，供3户用电，每户装设12伏15瓦的灯泡2只平均每天照明5小时，计算所需配置的蓄电池容量。 （储备系数取6，放电控制系数取0．8） 代入公式得：

选用6块l 2伏48安时蓄电池，总容量288安时。　

确定标准电池时，必须注意：蓄电油组的容量应能安全接受风力发电机输出的最大电流强度Imax。

二、蓄电池的运行方式

1．全充全放制

即风机集中安装，集中充电，电瓶分散到户，每户两块电瓶轮换使用。
　
风力发电是受风制约的，尤其是对小型风机更为明显。在村内风小，风机必须集中安装在村外，架线又有困难的农村、浩特，适合采取这种方式。风机可以架设在风能较佳的场地上，得以充分利用风能。电瓶轮换使用能保证满充满放。缺点是：

① 所需电瓶较多，增大投资和电度成本。

② 电瓶使用效率较低（约40％左右）。

③ 电池的充放电轮换频繁，使用寿命较短。

④ 经常来回搬运电瓶给用户造成麻烦，且容易碰坏电瓶；搬运不慎，电解液容易外漏，会造成电瓶缺液或烧坏衣服。

2．半浮充电运行方式

就是风机（直流发电）和电瓶并联供电的工作方式。不用电时（白天），由风机发电向蓄电瓶充电；无风时，由蓄电池向负载供电；有风时，由风机发电浮充蓄电瓶并供电。这种方式多用于单机1～3户使用，配置的莓电瓶容量较少，投资也相应减少。采用半浮充制蓄电池的寿命一般此全充全放制长些，蓄电池的使用效率约50％左右。

3．全浮充制

把电瓶集中安装在充电间，将电池组和风力发电机并接在负载回路上，使电池常期处于小电流充电中。风机在向负载供电时，风速波动引起的电压波动，通过蓄电池组起到了稳定作用，保证了正常供电。这种运行方式电池使用寿命比以上两种方式都长，而且所需的蓄电池容量大为减少，电能效率提高，简化了电池维护，整个供电设备效率可达到60—70％。察右后旗韩勿拉风力发电站就是采用这种方式进行工作的。

三、蓄电池的类型选择

蓄电池有多种类型，目前，风力发电普通采用于荷铅酸蓄电池。这种电池灌液后，经过30分钟，待液温为l 5℃时即可使用，不需要进行初充电。对刚刚安装风力机，又不具备初充电条件的偏远地方，立即可以用电，是很优越的。这种电池的缺点是体积和重量较大，搬运不方便。市场销售的铝酸蓄电池多是机动车启动用电池，其极板结构和制造特点，使用在风力发电的充放运行条件下，是不适合的，使用命短，一般只有2～3年左右。在容量较大的风力发电站中，最好采用固定型防酸隔爆式铅蓄电池，这种电池具有容量大，电液比重较低（15℃时约在1．21左右），减少对极板和隔板的腐蚀，可延长蒸发时间，还有防渗漏措施，减少了对地的放电。

碱性蓄电池体积小。重量轻，使用寿命可达15年左右，在我区也有少量使用。碱性电池寿命虽然比酸性电池长5—7倍，但其价格却高出酸性电池10几倍。从经济上考虑，我们认为在小型风力发电中还是使用于荷铅酸蓄电池较有利。