储能系统可解决光伏发电系统的供电不平衡问题。储能系统不仅可保证并网光伏发电系统可靠性,还是电压脉冲、浪涌(根据百度百科:电压浪涌是指一个周期或多个周期内,电压超过额定电压值的110%)、电压跌落、瞬时供电中断等动态电能质量问题的有效解决方法。
光伏发电系统中常用储能方式包括:蓄电池储能、超级电容器储能、飞轮储能(根据百度百科:飞轮储能是指利用电动机带动飞轮高速旋转,在需要时再使用飞轮带动发电机发电的储能方式)。
鉴于性能及成本的综合考虑,光伏发电系统应用最广泛的储能方式是采用铅酸蓄电池储能。铅酸蓄电池主要采用稀硫酸作为电解液、二氧化铅作为电池的正极、绒状铅作为电池的负极。
根据结构形式,铅酸蓄电池可被分类为开口式、阀控密封免维护式(VRLA电池,根据百度百科:该电池英文全称为Valve Regulated Lead Acid Battery)、阀控密封胶体式。
因为VRLA电池的维护方便,性能可靠,且对环境污染小,所以适合无人值守的光伏发电系统。
普通铅酸蓄电池(非VRLA电池)在充电后期会发生分解水反应,电解液中具有激烈的冒气现象,因此普通铅酸蓄电池需要排气。同时因为水的分解产生水的损耗,所以普通铅酸蓄电池需要定期被补加入纯净水。
VRLA电池通过结构设计使电池不需定期补加纯净水,因此,VRLA电池的结构与普通铅酸蓄电池的结构略有差异,VRLA电池的结构如下:
(1)正负极板
正负极板是由板栅和活性物质组成的。极板作用包括:发生电化学反应和传导电流。 组装VRLA电池时,正负极板交错排列,其目的是使极板两面均可均匀地发生电化学反应,以产生相同的膨胀和收缩,减少极板弯曲的机会,延长电池的寿命。
( 2 ) 隔板(膜)
普通铅酸蓄电池的隔板结构被VRLA电池的隔膜结构代替。其主要作用包括:防止正负极板短路,使电解液中正负离子顺利通过,阻缓正负极板活性物质脱落,防止正负极板因震动而损伤。隔膜安置于交错排列的正负极板之间。
(3)电解液 电解液的作用包括:
1)使极板上的活性物质发生溶解和电离;
2)导电作用,以使VRLA电池进行电化学反应。
为了密封的需要,VRLA电池采用贫液式结构。贫液式结构是指电解液均被极板活性物质和隔膜吸附,电解液处于不流动的状态,且电解液在极板和隔膜中的饱和度小于100%(个人理解:所产生的气体分子可暂时处于极板和隔膜的空隙中,待电化学反应需要时,气体分子再被消耗,因此,VRLA电池需需要排气)。
(4)壳体(电池槽、盖)
壳体的材料为PP塑料、橡胶等。壳体是放置正负极板、电解液、隔膜等构件的容器。
壳体底部凸筋的作用包括:
1)支撑极板;
2)使脱落的活性物质掉入凹槽中以避免正负极板短路。
(5)安全阀
安全阀的作用包括:保障使用安全和密封。
(6)正负接线端
正负接线端由蓄电池两端正负极桩分别引出,正接线端标“+”号或涂红色,负接线端标“-”号或涂蓝色或绿色(汽车用铅酸蓄电池正接线端为棕色,负接线端为灰色)。
审核编辑:刘清
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原文标题:光伏发电工程相关介绍(24)——光伏发电系统中的铅酸蓄电池
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