鉅大LARGE | 點擊量：3762次 | 2021年04月14日
簡述光伏系統儲能電池原理及應用
儲能電池是太陽能光伏發電系統不可缺少存儲能電能部件，其重要功能是存儲光伏發電系統的電能，并在日照量不足，夜間以及應急狀態下為負載供電。常用的儲能電池有鉛酸蓄電池，堿性蓄電池，鋰離子電池，超級電容，它們分別應用于不同場合或者產品中，目前應用最廣是鉛酸蓄電池，從19世紀50年代)開發出來至今，已經有160余年的歷史，目前衍生出來很多種類，如富液鉛酸電池、閥控密封鉛酸電池、膠體電池，鉛碳電池等。發展最快的是鋰離子電池，目前重要有磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池(鎳鈷錳酸鋰LiNiCoMn)。
1、鉛酸蓄電池工作原理，基本結構
鉛酸電池是用鉛和二氧化鉛作為電池負極和正極活性物質，以稀硫酸為電解質的化學儲能裝置，具有電能轉換效率高、循環壽命長、端電壓高、安全性強、性價比高、安裝維護簡單等特點，目前是各類儲能、應急供電、啟動裝置中首選的化學電源。鉛酸電池的重要構成包括：
1)極板：正負極板均是以特殊的合金板柵涂敷上活性物質所得，極板在充放電時存儲和釋放能量，確保電池的容量和性能可靠;
2)隔板：是置放于電池正負極中間的一個隔離介質，防止電池正負極直接接觸而短路的裝置，不同類型的鉛酸電池隔板材質不同，閥控類電池重要以AGM、PE、PVC為主;
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
3)電解液：鉛酸電池的電解液是用蒸餾水配制的稀硫酸，電解液在充放電時起到在正負極間傳輸離子的用途，因而電解液必須要沒有雜質;
4)容器(電池殼蓋)：電池包覆的容器，電解液和極板均在容器內，重要起支撐用途，同時防止內部物質外溢，外部物質進入內部結構污染電池。
2、鉛酸蓄電池的種類
鉛酸電池的工作原理就是通過電化學反應，電能和化學能之間相互轉化，電極重要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。英語：Lead-acidbattery。放電狀態下，正極重要成分為二氧化鉛，負極重要成分為鉛;充電狀態下，正負極的重要成分均為硫酸鉛。種類較多，應用在光伏儲能系統中，比較多的有三種，富液型鉛酸蓄電池(FLA，floodedlead-acid)，閥控式密封鉛酸蓄電池VRLA(Valve-RegulatedLeadAcidBattery)，鉛碳蓄電池等等。
2.1、富液型鉛酸蓄電池：
鉛酸電池的電解液中的硫酸直接參與電池充放電反應過程，傳統鉛酸電池中，電池槽內除去極板、隔板及其他固體組裝部件的剩余空間完全充滿硫酸電解
液，電解液處于富余過量狀態，故被稱為富液式電池，電池極板完全浸泡在硫酸電解液中。富液式蓄電池頂部有一個能夠通氣而又能夠阻擋液體濺出的蓋子，在使用過程中由于水分的蒸發和分解損失，要定期將蓋子打開補加蒸餾水及調整電解液密度，所以習慣上被稱為開口式蓄電池。
富液型鉛酸蓄電池特點是價格便宜，壽命長，缺點是要經常維護。
2.2、閥控式密封鉛酸蓄電池，又稱免維護電池，分為AGM密封蓄電池和GEL膠體密封蓄電池兩種。
AGM型電池使用純的硫酸水溶液作電解液，大部分存在于玻璃纖維膜之中，同時極板內部吸有一部分電解液外。AGM式密封蓄電池電解液量少，極板的厚度較厚，活性物質利用率低于開口式電池，因而電池的放電容量比開口式電池要低10%左右。與當今的膠體密封電池相比，其放電容量要小一些。與富液型相同規格蓄電池相比，價格較高，具有以下優點：1.循環充電能力比鉛鈣蓄電池高3倍，具有更長的使用壽命。2.在整個使用壽命周期內具有更高的電容量穩定性。3.低溫性能更可靠。4.降低事故風險，減少環境污染風險(由于酸液100%密封裝)5.維護很簡單，減少深度放電。
膠體密封蓄電池(即GEL型電池)，膠體鉛酸蓄電池是對液態電解質的普通鉛酸蓄電池的改進，用膠體電解液代換了硫酸電解液，在安全性、蓄電量、放電性能和使用壽命等方面較普通電池有所改善。其電解液是由硅溶膠和硫酸配成的，硫酸溶液的濃度比AGM式電池要低，電解液的量比AGM式電池要多，跟富液式電池相當。這種電解質以膠體狀態存在，充滿在隔膜中及正負極之間，硫酸電解液由凝膠包圍著，不會流出電池。
