VRLA 蓄电池在光伏发电系统中的研究与应用

在早期光伏发电系统中，一般使用开口式铅酸蓄电池作为储能装置，但开口式铅酸蓄电池有需要加酸加水维护，酸液易污染环境等缺点，不利于无人值守使用及环保。近些年来，阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA）由于密封不漏酸、不腐蚀设备污染环境，备受欢迎，在我国电信、电力、铁路等行业得到广泛使用。现在的光伏系统用蓄电池，几乎全部为VRLA蓄电池。VRLA蓄电池的主要作用有两点：（1）在晚上或多云及光伏阵列产能和负载用电不一致等情况下，蓄电池能够存储多余能量或给负载提供能量；（2）由于太阳能电池组件的工作特性受太阳辐照度、温度等影响很大，负载常常不能处在最理想工作点附近。蓄电池对太阳能电池的工作电压具有钳位作用，能够保证负载处在最理想工作点附近。   

光伏发电系统的组成
光伏发电系统是利用光电效应原理将太阳能转换为电能的发电系统，通常由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等组成，如图1所示。

图1 光伏发电系统组成框图

太阳能电池组件的作用是将太阳能转化为电能，供给负载工作或给蓄电池组充电；控制器的作用是对蓄电池组的充放电进行保护；蓄电池组用于存储电能；逆变器的作用是将直流电变换为交流电。在夜晚或阴雨天，太阳电池组件无法工作时，由蓄电池组供电给负载工作。可见，蓄电池组在光伏发电系统中起着相当重要的作用。

光伏发电系统用VRLA蓄电池特点
1 光伏发电系统用蓄电池的工作方式
蓄电池的工作方式可分为循环使用和浮充使用两种。经常处于频繁的充放电工作状态，即循环使用；经常处于充电状态则为浮充使用，能弥补蓄电池因自放电而造成的容量损失。光伏发电系统用VRLA蓄电池属于循环使用方式。

2 光伏系统用蓄电池充放电特性
光伏发电系统用蓄电池充放电特性一般有4点：（1）白天充电，晚上以及阴、雨天放电；（2）充电倍率低，平均充电电流一般为0.01～0.02C，很少达到0.1～0.2C；（3）放电电流小，放电倍率通常为0.004～0.05C；（4）一次充电时间较短，即使长的时候仅为约10 h。光伏系统很少能完全、快速地给蓄电池充满电，蓄电池往往会处于欠充电状态。

在早期光伏发电系统中，一般使用开口式铅酸蓄电池作为储能装置，但开口式铅酸蓄电池有需要加酸加水维护，酸液易污染环境等缺点，不利于无人值守使用及环保。近些年来，阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA）由于密封不漏酸、不腐蚀设备污染环境，备受欢迎，在我国电信、电力、铁路等行业得到广泛使用。现在的光伏系统用蓄电池，几乎全部为VRLA蓄电池。VRLA蓄电池的主要作用有两点：（1）在晚上或多云及光伏阵列产能和负载用电不一致等情况下，蓄电池能够存储多余能量或给负载提供能量；（2）由于太阳能电池组件的工作特性受太阳辐照度、温度等影响很大，负载常常不能处在最理想工作点附近。蓄电池对太阳能电池的工作电压具有钳位作用，能够保证负载处在最理想工作点附近。   

光伏发电系统的组成
光伏发电系统是利用光电效应原理将太阳能转换为电能的发电系统，通常由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组、直流/交流逆变器等组成，如图1所示。

图1 光伏发电系统组成框图

太阳能电池组件的作用是将太阳能转化为电能，供给负载工作或给蓄电池组充电；控制器的作用是对蓄电池组的充放电进行保护；蓄电池组用于存储电能；逆变器的作用是将直流电变换为交流电。在夜晚或阴雨天，太阳电池组件无法工作时，由蓄电池组供电给负载工作。可见，蓄电池组在光伏发电系统中起着相当重要的作用。

光伏发电系统用VRLA蓄电池特点
1 光伏发电系统用蓄电池的工作方式
蓄电池的工作方式可分为循环使用和浮充使用两种。经常处于频繁的充放电工作状态，即循环使用；经常处于充电状态则为浮充使用，能弥补蓄电池因自放电而造成的容量损失。光伏发电系统用VRLA蓄电池属于循环使用方式。

2 光伏系统用蓄电池充放电特性
光伏发电系统用蓄电池充放电特性一般有4点：（1）白天充电，晚上以及阴、雨天放电；（2）充电倍率低，平均充电电流一般为0.01～0.02C，很少达到0.1～0.2C；（3）放电电流小，放电倍率通常为0.004～0.05C；（4）一次充电时间较短，即使长的时候仅为约10 h。光伏系统很少能完全、快速地给蓄电池充满电，蓄电池往往会处于欠充电状态。

3 光伏发电系统用VRLA蓄电池性能要求
光伏发电系统多建立在边远偏僻的山区、高原、戈壁，自然环境十分恶劣，工作环境温度变化范围很大。因此，对光伏发电系统中的蓄电池有如下要求：（1）具有深循环放电性能，充放电循环寿命长；（2）耐过充电能力强；（3）过放电后容量恢复能力强；（4）良好的充电接受能力；（5）电池在静态环境中使用时，电解液不易分层；（6）具有免维护或少维护的性能；（7）应具备良好的高、低温充放电特性；（8）能适应高海拔地区的使用环境；（9）蓄电池组中各蓄电池一致性良好。