独立(离网)光伏系统的蓄电池设计方法 下载本文

自给天数 X 负载工作时间 平均放电率 (小时)= ------------------------- 最大放电深度

上式中的负载工作时间可以用下述方法估计:对于只有单个负载的光伏系统,负载的工作时间就是实际负载平均每天工作的小时数;对于有多个不同负载的光伏系统,负载的工作时间可以使用加权平均负载工作时间,加权平均负载工作时间的计算方法如下:

∑负载功率 X 负载工作时间 加权平均负载工作时间(小时)= ------------------------- ∑负载功率

根据上面两式就可以计算出光伏系统的实际平均放电率,根据蓄电池生产商提供的该型号电池在不同放电速率下的蓄电池容量,就可以对蓄电池的容量进行修正。

2、下面考虑温度对蓄电池容量的影响。

蓄电池的容量会随着蓄电池温度的变化而变化,当蓄电池温度下降时,蓄电池的容量会下降。通常,铅酸蓄电池的容量是在25℃时标定的。随着温度的降低,0℃时的容量大约下降到额定容量的90%,而在-20℃的时候大约下降到额定容量的80%,所以必须考虑蓄电池的环境温度对其容量的影响。

如果光伏系统安装地点的气温很低,这就意味着按照额定容量设计的蓄电池容量在该地区的实际使用容量会降低,也就是无法满足系统负载的用电需求。在实际工作的情况下就会导致蓄电池的过放电,减少蓄电池的使用寿命,增加维护成本。这样,设计时需要的蓄电池容量就要比根据标准情况(25℃)下蓄电池参数计算出来的容量要大,只有选择安装相对于25℃时计算容量多的容量,才能够保证蓄电池在温度低于25℃的情况下,还能完全提供所需的能量。

图1 蓄电池温度-放电率-容量曲线

蓄电池生产商一般会提供相关的蓄电池温度-容量修正曲线。在该曲线上可以查到对应温度的蓄电池容量修正系数,除以蓄电池容量修正系数就能对上述的蓄电池容量初步计算结果加以修正。上面是一个典型的温度-放电率-容量变化曲线。 因为低温的影响,在蓄电池容量设计上还必须要考虑的一个因素就是修正蓄电池的最大放电深度以防止蓄电池在低温下凝固失效,造成蓄电池的永久损坏。铅酸蓄电池中的电解液在低温

下可能会凝固,随着蓄电池的放电,蓄电池中不断生成的水稀释电解液,导致蓄电池电解液的凝结点不断上升,直到纯水的0℃。在寒冷的气候条件下,如果蓄电池放电过多,随着电解液凝结点的上升,电解液就可能凝结,从而损坏蓄电池。即使系统中使用的是深循环工业用蓄电池,其最大的放电深度也不要超过80%。下图给出了一般铅酸蓄电池的最大放电深度和蓄电池温度的关系,系统设计时可以参考该图得到所需的调整因子。

图2 铅酸蓄电池最大放电深度-温度曲线

在设计时要使用光伏系统所在地区的最低平均温度,然后从上图或者是由蓄电池生产商提供的最大放电深度-蓄电池温度关系图上找到该地区使用蓄电池的最大允许放电深度。通常,只是在温度低于零下8度时才考虑进行校正。 三、完整的蓄电池容量设计计算

考虑到以上所有的计算修正因子,我们可以得到如下蓄电池容量的最终计算公式。

自给天数 X 日平均负载 蓄电池容量(@指定放电率)=--------------------------------- 最大允许放电深度 X 温度修正因子 下面对每个参数进行总结分析:

1、最大允许放电深度:一般而言,浅循环蓄电池的最大允许放电深度为50%,而深循环蓄电池的最大允许放电深度为80%。如果在严寒地区,就要考虑到低温防冻问题对此进行必要的修正。设计时可以适当地减小这个值扩大蓄电池的容量,以延长蓄电池的使用寿命。例如,如果使用深循环蓄电池,进行设计时,将使用的蓄电池容量最大可用百分比定为60%而不是80%,这样既可以提高蓄电池的使用寿命,减少蓄电池系统的维护费用,同时又对系统初始成本不会有太大的冲击。根据实际情况可对此进行灵活地处理。

2、温度修正系数:当温度降低的时候,蓄电池的容量将会减少。温度修正系数的作用就是保证安装的蓄电池容量要大于按照25℃标准情况算出来的容量值,从而使得设计的蓄电池容量能够满足实际负载的用电需求。

3、指定放电率:指定放电率是考虑到慢的放电率将会从蓄电池得到更多的容量。使用供应商提供的数据,可以选择适于设计系统的在指定放电率下的合适蓄电池容量。如果在没有详细的有关容量-放电速率的资料的情况下,可以粗略的估计认为,在慢