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【深度解析】铅酸蓄电池技术参数解释与系统配置
2018-09-04

蓄电池是储能电站最重要的设备之一,成本占了系统80%左右,蓄电池的技术参数对系统设计非常重要,下面以铅炭铅酸蓄电池为例,解释蓄电池的关键参数如容量、放电深度、循环次数等等。在蓄电池和逆变器选型设计时,要注意蓄电池的最大充放电电流。锂电池和铅酸蓄电池的参数有所不同,下篇文章再讨论。

铅酸蓄电池关键技术参数

铅酸蓄电池关键技术参数

铅酸蓄电池关键技术参数
1电池容量


电池的容量由电池内活性物质的数量决定,通常用安时Ah或者毫安时mAh来表示。例如标称容量250Ah(10hr,1.80V/单体,25℃),指在25℃时,10小时以25A的电流放电,使单个电池电压降到1.80V所放出容量。

【深度解析】铅酸蓄电池技术参数解释与系统配置

2额定电压


电池正负极之间的电势差称为电池的额定电压。常见的铅酸蓄电池额定电压是2V、6V、12V三种,单体的铅酸蓄电池是2V,12V的蓄电池是由6个单体的电池串联而成的。


蓄电池的实际电压并不是一个恒定的值,空载时电压高,有负载时电压会降低,当突然有大电流放电时,电压也会突然下降,蓄电池电压和剩余电量之间存在近似线性关系,只有在空载的情况下,才存在这种简单关联。当施加负载时,电池电压就会因为电池内部阻抗所引起的压降而产生失真。


下面是蓄电池的蓄电池电压和剩余电量的参考值,假定蓄电池满荷电时的电压就12.8V,可以看到,额定功率为12V的蓄电池,当电压为12V时,剩余电量在50%左右;当电压低于12V时,剩余电量会急速下降。

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3最大充放电电流


蓄电池是双向的,有两个状态,充电和放电,这个电流都是有限制的,不同的蓄电池,最大充放电电流不一样。电池充电电流一般以电池容量C的倍数来表示,举例来讲,如果电池容量C=100Ah,充电电流为0.15C,则为0.15×100=15A。胶体铅酸电池的最大充电电流为0.15C左右,充电电流过大会影响电池的使用寿命,铅炭电池在负极中加入了活性炭,使充电性能大大增加,如0.25C10这个参数,表示在10小时内,最大充电电流是0.25*250=62.5A。表中铅炭电池最大放电电流30I10, 其中10I10=C10,表示在10小时内,最大放电电流是30*25=750A。胶体铅酸电池放电电流一般为3I10左右。


蓄电池充放电电流和系统有很大关系,如果设计得不好,会影响系统的性能,充电电流和组件功率有关,如一个系统,组件是5kW,蓄电池组电压是48V,那么蓄电池最大充电电流约为100A。如果是最大电流为0.1C普通铅酸蓄电池,则蓄电池容量至少为1000AH; 如果是最大电流为0.25C铅炭蓄电池,则蓄电池容量至少为400AH。


放电电流和负载功率有关,如一个系统,负载是10kW,蓄电池组电压是48V,那么蓄电池组最大放电电流要达到200A,30I10铅炭电池超就80AH就可以了,胶体铅酸电池要800AH。


4放电深度与循环寿命


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。放电深度的高低与电池寿命有很深的关系,放电深度越深,其充电寿命就越短。


蓄电池经历一次充电和放电,称为一次循环(一个周期)。在一定放电条件下,电池工作至某一容量规定值之前,电池所能承受的循环次数,称为循环寿命。


各种蓄电池使用循环次数都有差异,传统固定型铅酸电池约为500~600次;起动型铅酸电池约为300~500次;阀控式密封铅酸电池循环寿命为1000~1200次。


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。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。


图中为铅炭电池,当放电深度为50%时,循环寿命是4880次,寿命超过12年,当放电深度是70%时,循环寿命是3760次,寿命超过10年;放电深度是100%时,循环寿命是998次,寿命不到3年;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,使澳门永利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%。


5蓄电池的能量


电池的能量是指在一定放电制度下,蓄电池所能给出的电能,通常用瓦时(Wh)表示。电池的能量分为理论能量和实际能量。如一个12V250Ah的蓄电池,理论能量就是12*250=3000Wh,也就是3度电,表示蓄电池可以保存的电量;如果放电深度是70%,实际能量就是3000*70%=2100 Wh,也就是2.1度电,这是可以利用的电量。

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电池的能量还和温度有关,温度越低,电池的活性越低,容量就越低。如在零下20度时,容量是60%,在零度时,容量是82%,在40度时,容量是106%。



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蓄电池系统设计案例



① 储能逆变器

① 储能逆变器

② 蓄电池

② 蓄电池

某一个澳门永利离网项目,组件为3.6kW,系统电压为48V,负载为4kW,负载峰值功率为5kW,要求最大电量是8度,平均电量是6度,寿命要求6年以上。先计算最大充电电流3600/48=75A,再计算最大放电电流5000/48=104A,采用铅炭电池,充电电流最大0.25C10,最低容量为300Ah,放电电流最大30I10,最低容量为35Ah,寿命要求6年以上,放电深度按70%算,6000/(48*0.7)=178Ah,按照规格书选用12V200Ah的蓄电池4节。总的容量是9.6度,偶尔可以放电8度,平均放电深度为62.5%。


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