鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1766次 | 2019年08月05日
太陽能電站中的應(yīng)用鎘鎳電池
鎘鎳蓄電池的種類較多,按外形分,有圓柱形、矩形和扣式;按電池封口結(jié)構(gòu)分,有密封式和開口式;按工藝分,有全燒結(jié)式、袋式、壓成式;按電池輸出功率分,有低倍率電池、中倍率電池、高倍率電池、超高倍率電池等。低倍率電池放電電流小于0.5C 5 A;中倍率電池放電電流0.5~3.5C 5 A;高倍率電池放電電流3.5~7.0C 5 A;超高倍率電池放電電流大于7.0~15C 5 A。根據(jù)獨(dú)立光伏電站蓄電池的工作特點(diǎn),選用的是低倍率袋式開口鎘鎳蓄電池。
過充電、過放電性能鎘鎳蓄電池耐過充電、過放電性能較好,除可以按標(biāo)準(zhǔn)的0.2C 5 A充電外,還可以用較大的電流0.5C 5 A或較小的電流0.05C 5 A長期充電,耐過充電是鎘鎳蓄電池的重要特征之一。開口鎘鎳蓄電池可接受0.1C 5 A電流長期充電,而對(duì)電池性能基本無影響。
鎘鎳蓄電池可以耐過放電。過放電是指電池放電至規(guī)定的終止電壓仍繼續(xù)放電,經(jīng)過活化處理后,對(duì)電池性能也沒有太大的影響。這一點(diǎn)對(duì)光伏電站很重要,因?yàn)樵诠夥娬局校铍姵氐某潆婋妷骸㈦娏魍耆蕾囉谔柲?,而太陽能是一種不連續(xù)、不穩(wěn)定的能源。在用戶用電較少,而太陽輻射量較高時(shí),容易使得蓄電池出現(xiàn)過充電的現(xiàn)象;當(dāng)出現(xiàn)連續(xù)陰雨天或用戶用電較多,而太陽輻射量較低時(shí),容易使蓄電池出現(xiàn)過放電的現(xiàn)象。
鎘鎳蓄電池使用溫度范圍較寬,可在-40~+45℃的環(huán)境溫度下使用。在-20℃的環(huán)境溫度下能放出不少于75%的額定容量,在-40℃環(huán)境溫度下,能放出不少于20%的額定容量。鎘鎳蓄電池是高、低溫性能最好的電池由于鎘鎳蓄電池的極板結(jié)構(gòu)非常堅(jiān)固,具有耐腐蝕的優(yōu)點(diǎn),不易發(fā)生機(jī)械破損,因此比鉛酸蓄電池的壽命長得多。鎘鎳蓄電池在20%放電深度時(shí)的循環(huán)壽命約為7200次,在50%放電深度時(shí)的循環(huán)壽命約為4000次,在80%放電深度時(shí)的循環(huán)壽命約為2500次。
[NextPage]
自放電是蓄電池的本質(zhì)特性,它受電極的雜質(zhì)含量和電化學(xué)穩(wěn)定性影響,而貯存溫度是影響自放電的重要因素。
鎘鎳蓄電池的自放電率較小。它在充電后放置初期自放電較多,經(jīng)過一段時(shí)間逐漸減少。在溫度較低的情況下(-10~-5℃),幾乎沒有自放電現(xiàn)象,但環(huán)境溫度升高,自放電就明顯增加,如在20℃環(huán)境溫度下,蓄電池?cái)R置30天,容量損失11%~18%;環(huán)境溫度升高到40℃時(shí),擱置30天,容量損失達(dá)20%~25% 盡管鎘鎳蓄電池具有良好的性能,但要使其達(dá)到設(shè)計(jì)壽命,良好的維護(hù)管理是必不可少的。針對(duì)鎘鎳蓄電池的特性,在使用過程中需在以下幾方面加以注意。電解液的選用鎘鎳蓄電池電解液使用氫氧化鉀(KOH)溶液,為提高蓄電池的容量和使用壽命,常加入少量的氫氧化鋰(LiOHH 2 O)。根據(jù)使用環(huán)境溫度的不同,電解液的配制要求也不相同,其配制。電解液的比重以20℃為標(biāo)準(zhǔn)。溫度升高時(shí)比重下降,溫度降低時(shí)比重上升。因此比重測(cè)定時(shí),必須測(cè)溫度,并且換算成基準(zhǔn)20℃。其換算式為:D 20=D t+0.00052(t-20)式中:D 20為20℃換算比重;D t為t℃實(shí)測(cè)比重;t為電解液溫度。電解液的質(zhì)量對(duì)于蓄電池的性能有很大的影響。當(dāng)電解液中混入雜質(zhì)時(shí),其特性及壽命都受到蓄電池在充電過程中,由于水分蒸發(fā)和水的分解,電解液面會(huì)慢慢下降,濃度升高。降至電解液面下線時(shí)需及時(shí)補(bǔ)加水。若未能及時(shí)加水,極板露出繼續(xù)充電,伴隨而來的是內(nèi)部阻抗下降,充電電流增加,液面繼續(xù)下降,這種惡性循環(huán)直到燒壞。
補(bǔ)加水時(shí),水位不能超過液面上線,超過上線電解液會(huì)溢出泄漏,若未及時(shí)處理,則在蓄電池槽蓋上會(huì)有白色結(jié)晶粉末(爬堿),它將引起導(dǎo)電不良、接觸電阻增大、自放電增強(qiáng)、絕緣強(qiáng)度降低。使用的水必須是清潔水或蒸餾水,若使用了不純凈的水,將會(huì)導(dǎo)致蓄電池性能下降,使用壽命減少。盡管鎘鎳蓄電池具有良好的溫度特性,但蓄電池的最佳工作溫度范圍在25±10℃,當(dāng)使用環(huán)境溫度過高或過低,都會(huì)影響蓄電池的使用壽命或放電效率。獨(dú)立光伏電站大都建在條件艱苦的高海拔、高寒地區(qū)。因此需要注意如下幾點(diǎn):設(shè)計(jì)時(shí)要考慮蓄電池室的保溫性能,這對(duì)蓄電池的正常運(yùn)行和使用壽命有著直接關(guān)系。由于蓄電池安放房間內(nèi)嚴(yán)禁吸煙、生火取暖和有明火出現(xiàn),所以采用集熱、保溫性能良好的太陽能采暖機(jī)房是較為有效可行的措施。
[NextPage]
充電控制器要具備溫度補(bǔ)償功能。有文獻(xiàn)報(bào)道,當(dāng)環(huán)境溫度為-10℃時(shí),以1.50V進(jìn)行恒壓充電,然后進(jìn)行恒流放電(至1.0V),放電容量為66.4%;若以1.55V進(jìn)行恒壓充電,然后進(jìn)行恒流放電(至1.0V),放電容量為79.0%。所以在環(huán)境溫度較低的情況下進(jìn)行充電時(shí),應(yīng)適當(dāng)提高蓄電池的充電電壓,以達(dá)到較好的充電效果。
在獨(dú)立光伏電站中為滿足設(shè)計(jì)要求,就必須將單體蓄電池進(jìn)行串并聯(lián)連接而組成蓄電池組。蓄電池組在運(yùn)行中,不論是充電還是放電,流過各個(gè)單體電池的電流是相同的。如果單體蓄電池的性能均勻性差,那么它們?cè)诔浞烹娺^程中的電壓值相差就大,蓄電池組電壓平均值就不能代表單體蓄電池的電壓值,因而根據(jù)該平均值來對(duì)蓄電池組的工作狀態(tài)進(jìn)行控制時(shí),就會(huì)使部分單體蓄電池處于不利的工作狀態(tài),長此已久會(huì)使個(gè)別單體蓄電池提前失效。當(dāng)出現(xiàn)單體蓄電池提前失效的情況,那么在蓄電池組充電的過程中,在整組電池尚未充滿電時(shí),失效電池已處于過充電狀態(tài);在放電過程中,在整組電池尚未放完電時(shí),失效電池已處于過放電狀態(tài)。這種現(xiàn)象日積月累就會(huì)影響整組電池的性能,最終影響蓄電池組的使用壽命。
因此,在蓄電池選型時(shí)要求單體蓄電池的一致性能要好,并且在運(yùn)輸條件允許的情況下盡量選用單體容量大的蓄電池,以減少蓄電池并聯(lián)。另外,每半年要對(duì)蓄電池進(jìn)行1~2次維護(hù)工作,主要是測(cè)量記錄單體蓄電池電壓、內(nèi)阻等參數(shù),將實(shí)際測(cè)量數(shù)據(jù)與原始數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,一旦發(fā)現(xiàn)個(gè)別單體電池的差異加大,應(yīng)及時(shí)進(jìn)行活化處理或更換。
光伏發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池每日的充電電量是隨太陽輻照度而變化,會(huì)造成蓄電池有時(shí)充電不足,導(dǎo)致蓄電池容量下降。因此,當(dāng)電站運(yùn)行一段(如1~3個(gè)月左右)時(shí)間后,蓄電池應(yīng)進(jìn)行反復(fù)放電-充電循環(huán)操作,即在晴好的天氣狀況下,將蓄電池儲(chǔ)存的電全部放完,然后再給蓄電池充足電,經(jīng)過2~3個(gè)循環(huán)后,電站再繼續(xù)使用。
[NextPage] 蓄電池及其周圍應(yīng)保持清潔和干燥。充電過程中由于微量的堿霧發(fā)生,附著在蓋板上。堿霧包含空氣中的水分,也是蓋板及導(dǎo)電部分腐蝕的原因。因此應(yīng)定期用濕布擦拭。不要用干布或用有機(jī)溶劑擦拭,以避免發(fā)生靜電引火爆炸或破壞有機(jī)部件(電池槽、蓋等)。
蓄電池室要有良好的通風(fēng)設(shè)施;室內(nèi)嚴(yán)禁存放酸類物質(zhì),所有容器及工具不允許與酸性電池混用;每半年應(yīng)至少進(jìn)行一次電池單體間連接螺絲的擰緊工作,以防松動(dòng),造成接觸不良,引發(fā)其他故障;除更換電池外,不得隨意拆、裝電池。在維護(hù)或更換蓄電池時(shí),使用工具(如扳手等)必須帶絕緣套,嚴(yán)禁帶手表等物操作,以防短路。
鎘鎳蓄電池在耐過充電、過放電能力、對(duì)使用工作環(huán)境溫度的要求以及使用壽命等方面具有良好的性能,但還應(yīng)加強(qiáng)和重視對(duì)蓄電池的維護(hù)使用工作,針對(duì)蓄電池不同的特點(diǎn)、特性提出不同的維護(hù)要求,并通過不斷摸索和積累經(jīng)驗(yàn),最大限度地提高鎘鎳蓄電池的使用壽命,降低電站運(yùn)行成本。
下一篇:鎳氫電池與鋰電池的差異