离网光伏发电系统的蓄电池容量应与光伏阵列功率适配,不宜过小或过大。
一、基本计算公式
电池容量的基本公式为:
蓄电池容量=负载日平均用电量x连续阴雨天数/最大放电深度
其中,负载日平均用电量的单位是A·h;最大放电深度是蓄电池最大放电量占蓄电池容量的百分比(根据百度百科理解);根据实际经验,连续阴雨天数的取值处于3~7天之间,对于重要负载,连续阴雨天数的取值处于7~15天之间。
如果给定的负载日平均用电量的单位是W·h,需将W·h折算为A·h,折算关系为:
负载日平均用电量(A·h)=负载平均用电量(W·h)/系统工作电压
二、相关因素的考虑
(1)放电率对蓄电池容量的影响
蓄电池的容量随着放电率(根据百度百科:放电率是度量蓄电池放电快慢的放电参数,包括放电倍率和放电时率两种表示方式)的降低(或增加)而增加(或减小)。即大电流放电时,蓄电池的实际电量小于标称容量;小电流放电时,蓄电池的实际电量大于标称容量。
蓄电池生产厂家所提供的蓄电池额定容量是蓄电池在10h放电率下的容量。若蓄电池以低于10h的放电率放电(根据百度百科理解:蓄电池在10h完成放电的电池容量),则实际放电量高于蓄电池容量额定值,导致光伏系统成本增加(个人理解:因为实际放电量较高,破坏了光伏发电系统和负载的平衡,所以需增加使光伏发电系统和负载平衡的成本)。若蓄电池以高于10h的放电率放电,则实际放电量低于蓄电池容量额定值,导致光伏系统供电不足。因此,设计光伏发电系统时需对蓄电池额定容量修正。
对蓄电池额定容量修正需要详细的电池容量与放电率关系的资料,若无相关资料,可将慢放电率(放电率处于50~200h之间)的光伏发电系统蓄电池的容量作为修正值,一般该值在额定容量的基础上提高5%~20%(个人理解:根据“一、基本计算公式”中的内容,光伏发电系统的蓄电池需能够放电3~15天,因此蓄电池可能更多时间处于慢放电状态)。
光伏系统的平均放电率(个人理解:平均放电率是光伏系统需要蓄电池放电的时间)计算公式为:
平均放电率(h)=负载工作时间×连续阴雨天数/最大放电深度
对于需向多路不同负载供电的光伏发电系统,平均负载工作时间的计算方法为:
负载工作时间=∑负载工作功率x负载工作时间/∑负载工作功率
(2)环境温度对蓄电池容量的影响
蓄电池易受到外界温度的影响,蓄电池工作的理想温度为25°C。一般,0℃时,蓄电池容量的修正系数(个人理解:蓄电池的实际容量=蓄电池的额定容量×修正系数)处于0.95~0.9之间,-10℃时,蓄电池容量的修正系数处于0.9~0.8之间,-20℃时,蓄电池容量的修正系数处于0.8~0.7之间。
图片来源:中国慕课大学《光伏发电工程技术》
当环境温度在-10°C以下时,浅循环型蓄电池的最大放电深度可由常温的50%调整为35%~40%,深循环型蓄电池的最大放电深度可由常温的75%调整为60%。这样即可以提高蓄电池的使用寿命,减少蓄电池系统的维护费用,同时减少蓄电池系统成本成本的增加。
图片来源:中国慕课大学《光伏发电工程技术》
(3)实用蓄电池容量的计算
经过以上修正,蓄电池容量的计算公式为:
蓄电池容量=负载日平均用电量(A·h)x连续阴雨天数×放电率修正系数/(最大放电深度×温度修正系数)
个人理解:根据“二、相关因素的考虑”中的内容,放电率修正系数参考相关资料,若无相关资料,则放电率修正系数的取值可处于1.05~1.2之间。
(4)电池串并联数
蓄电池串联数=系统工作电压/蓄电池标称电压
蓄电池并联数=蓄电池总容量/蓄电池标称容量
在实际应用当中,应尽量减少并联数,即尽量选择大容量的蓄电池。多数光伏系统采用的是两组并联模式。
审核编辑:刘清
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原文标题:光伏发电工程相关介绍(25)——离网光伏发电系统蓄电池容量配置
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