太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)原理與應用技術第4章-蓄電池課件

第4章光伏蓄電池第4章光伏蓄電池1第4章光伏蓄電池

光伏蓄電池——電能化學能第4章光伏蓄電池光伏蓄電池——電能化學能2第4章光伏蓄電池

光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池是重要組成部件。由于太陽光變化無常，光伏發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出也變化無常，因此光伏發(fā)電系統(tǒng)產(chǎn)生的電能需要蓄電池進行儲存和調(diào)節(jié)。在日照不足發(fā)電很少或需要維修光伏發(fā)電系統(tǒng)時，蓄電池也能夠提供相對穩(wěn)定的電能。蓄電池的投資占系統(tǒng)總投資的20%~25%。蓄電池的合理選擇、正確使用和維護等，是光伏發(fā)電系統(tǒng)設計和運行、管理中至關重要的問題。

第4章光伏蓄電池光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池是重要組成部34.1光伏蓄電池概述4.1.1蓄電池簡介化學電池是將化學能轉換為電能的裝置，分為原電池和蓄電池兩大類。原電池的活性物質(zhì)只能利用一次，放完電后廢棄，又稱一次電池。蓄電池放電后可以用與放電電流相反的電流進行充電，重新獲得復原而再次使用，又稱二次電池，能量轉換過程是可逆的。電能化學能4.1光伏蓄電池概述4.1.1蓄電池簡介44.1光伏蓄電池概述4.1.1蓄電池簡介

蓄電池的分類：鉛酸蓄電池；鎘鎳（NiCd）蓄電池；氫鎳（NiMH）蓄電池；鋰離子（Liion）蓄電池。蓄電池的主要技術指標：工作電壓，放電曲線上的平臺電壓；蓄電池容量，常用安時（Ah）或毫安時（mAh）表示；工作溫區(qū)，正常放電溫度范圍；循環(huán)壽命，正常工作的充、放電次數(shù)。蓄電池的特性曲線：充電曲線；放電曲線；充放電循環(huán)曲線；溫度曲線；儲存曲線；等光伏發(fā)電系統(tǒng)使用最普遍的是閥控密封式鉛酸蓄電池（Valve-RegulatedLeadAcidBattery，VRLA）。

4.1光伏蓄電池概述4.1.1蓄電池簡介54.1光伏蓄電池概述4.1.2鉛酸蓄電池的基本概念（1）單體蓄電池單體蓄電池指蓄電池的最小單元（格）。（2）蓄電池組蓄電池組由單體蓄電池串聯(lián)和并聯(lián)組成，以滿足存儲大容量電能的需要。其作用是儲存太陽電池方陣發(fā)出的電能并隨時向負載供電。（3）電池充電電池充電是外電路給蓄電池供電，使電池內(nèi)發(fā)生化學反應，從而把電能轉化成化學能而儲藏起來的操作。（4）過充電過充電是對完全充電的蓄電池或蓄電池組繼續(xù)充電。4.1光伏蓄電池概述4.1.2鉛酸蓄電池的基本概念64.1光伏蓄電池概述（5）熱失控熱失控是指蓄電池在恒壓充電時充電電流和電池溫度發(fā)生一種積累性的增強作用并逐步損壞蓄電池現(xiàn)象。VRLA蓄電池過充時正極產(chǎn)生的大量氧氣在負極復合，復合反應產(chǎn)生的熱使蓄電池溫度進一步升高。溫度升高又使電池內(nèi)阻下降，導致浮充電流增大。這樣，增大的浮充電流使蓄電池溫度升高，升高的溫度又使浮充電流增大，如此反復形成惡性循環(huán)——熱失控。VRLA鉛酸蓄電池“熱失控”故障的原因：電池失水；單格電池提前失效故障；充電器與鉛酸蓄電池組不匹配（充電電壓過高

）；電池的氧循環(huán)氣路過于暢通。4.1光伏蓄電池概述（5）熱失控74.1光伏蓄電池概述（6）放電在規(guī)定的條件下，電池向外電路輸出電能的過程。

（7）活性物質(zhì)在電池放電時發(fā)生化學反應從而產(chǎn)生電能的物質(zhì)，或者說是正極和負極儲存電能的物質(zhì)統(tǒng)稱為活性物質(zhì)。（8）板極硫化電池放電后未及時充電，或長時期處于半放電或充電不足，甚至過充電情況下或者長時間充電和放電都會形成難溶的PbSO4晶體，無法恢復原來的狀態(tài)——板極硫化。板極硫化導致充電困難或電池失效。

4.1光伏蓄電池概述（6）放電84.1光伏蓄電池概述（9）容量容量是在規(guī)定的放電條件下電池輸出的電荷。其單位常用安時(A·h)表示。①能量和比能量

能量蓄電池的能量是指在一定放電制下，蓄電池所能給出的能量，通常用W表示，其單位為瓦時（Wh）。理論能量可以用理論容量和電動勢的乘積表示；實際能量為一定放電條件下的實際容量與平均工作電壓的乘積。比能量蓄電池的比能量是單位體積或單位重量（質(zhì)量）的蓄電池所給出的能量，分別稱為體積比能量(Wh/L)和重量比能量（Wh/kg）。

4.1光伏蓄電池概述（9）容量94.1光伏蓄電池概述②功率和比功率功率蓄電池的功率是指蓄電池在一定放電制下，在單位時間內(nèi)所給出的能量的大小，通常用P表示，單位為瓦（W）。理論功率為一定放電條件下的放電電流與蓄電池電動勢的乘積;實際功率為一定放電條件下的放電電流與平均工作電壓的乘積。比功率是指單位體積或單位質(zhì)量的蓄電池輸出功率，分別稱為體積比功率（W/L）和質(zhì)量比功率（W/kg）。比功率是蓄電池的重要的技術性能指標，蓄電池的比功率大，表示它承受大電流放電的能量強。4.1光伏蓄電池概述②功率和比功率104.1光伏蓄電池概述

（10）相對密度相對密度是指電解液與水的密度的比值，用來檢驗電解液的強度。相對密度與溫度變化有關。25℃時，滿充的電池電解液相對密度值為1.265。密封式電池，相對密度值無法測量。純酸溶液的密度為1.835g/cm3，完全放電后降至1.l20g/cm3。

大部分鉛酸電池的密度在1.1~1.3g/cm3范圍內(nèi)，滿充之后一般為1.23~1.3g/cm3。高溫或者低溫中的電池，相對密度也會受影響。4.1光伏蓄電池概述（10）相對密度114.1光伏蓄電池概述

（11）運行溫度溫度對電池性能影響很大。電池運行一段時間，就感到燙手，鉛酸電池具有很強的發(fā)熱性。當運行溫度超過25℃，每升高10℃，鉛酸電池的使用壽命就減少50%。所以電池的最高運行溫度應比外界低，運行溫度變化超過5℃時應帶溫度補償充電措施。電池溫度傳感器應安裝在陽極上，且與外界絕緣。4.1光伏蓄電池概述（11）運行溫度124.2鉛酸蓄電池結構和工作原理4.2.1鉛酸蓄電池的結構

結構：鉛蓄電池由正極板、負極板、隔板、電槽及電解液組成。

活性物質(zhì)：正極，PbO2，負極，Pb；

電解液：H2SO4電化學反應同時，e、H＋、HSO4不斷產(chǎn)生，不斷復合。圖4-1VRLA蓄電池的基本結構4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理4.2.1鉛酸蓄電池的結構134.2鉛酸蓄電池結構和工作原理1.極板極板由板柵和活性物質(zhì)組成。板柵是極板的骨架，用于支撐活性物質(zhì)，傳導電流。

（1）正極板(陽極)陽極指發(fā)生氧化反應的電極。鉛酸蓄電池的陽極板就是正極。它是以結晶細密、疏松多孔的二氧化鉛作為儲存電能的活性物質(zhì)，正常為紅褐色，鉛酸蓄電池的每個單元也分正極和負極，陽極是放電時的負極，充電時的正極。

（2）負極板(陰極)負極指發(fā)生還原反應的電極。負極板是放電時的正極，充電時的負極。負極(陰極板)是以海綿狀的金屬鉛作為儲存電能的物質(zhì)，正常為灰色。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理1.極板144.2鉛酸蓄電池結構和工作原理2.隔板在電池兩極板組間插入的隔離物，防止正、負極板相互接觸而發(fā)生短路和活性物質(zhì)脫落。

隔板由防止?jié)B透離子的材料制成，主要有AGM（超細玻璃纖維）隔板和PVC-SiO2隔板兩類

3.容器

容器用于盛裝電解液和支撐極板，

硬橡膠式及塑料槽。

4.電解液含有可移動離子，具有離子導電性的液體或固體物質(zhì)叫做電解液。一般為稀硫酸，有一部分做成膠體。電解液在鉛酸蓄電池中的作用是：參加電化學反應；溶液正、負離子的傳導體；極板溫升的熱擴散體。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理2.隔板154.2鉛酸蓄電池結構和工作原理4.2.2鉛酸蓄電池的工作原理鉛酸蓄電池由兩組極板插入稀硫酸溶液中構成。電極在完成充電后，正極板為二氧化鉛，負極板為海綿狀鉛。放電后，在兩極板上都產(chǎn)生細小而松軟的硫酸鉛，充電后又恢復為原來物質(zhì)。鉛酸蓄電池在充電和放電過程中的可逆反應理論比較復雜，目前公認的是“雙硫酸化理論”，其含義：放電時，兩電極的有效物質(zhì)和硫酸發(fā)生作用，均轉化為硫酸化合物—硫酸鉛；充電時，又恢復為原來的鉛和二氧化鉛，如圖4-1（b）所示。

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理4.2.2鉛酸蓄電池的工作原164.2鉛酸蓄電池結構和工作原理1.鉛酸蓄電池電動勢的產(chǎn)生鉛酸蓄電池充電后，正極板的PbO2在硫酸溶液中水分子的作用下，少量與水生成可離解的不穩(wěn)定物質(zhì)——氫氧化鉛(Pb(OH)4)，氫氧根離子在溶液中，鉛離子（Pb4+

）留在正極板上，因此正極板上缺少電子。同時負極板的Pb與電解液中的H2SO4發(fā)生反應，變成鉛離子（Pb2+），鉛離子轉移到電解液中，負極板上留下多余的兩個電子(2e)?？梢?，在未接通外電路時（電池開路），由于化學作用，正極板上缺少電子，負極板上多余電子，兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動勢。鉛酸蓄電池單體（格）的電動勢為2.0V。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理1.鉛酸蓄電池電動勢174.2鉛酸蓄電池結構和工作原理2.鉛酸蓄電池充、放電過程的電化學反應

蓄電池充、放電時，正極、負極活性物質(zhì)和電解液同時參加化學反應。鉛酸蓄電池充、放電化學反應的方程式如下:正極電解液

負極正極水負極放電過程：PbO2+2H2SO4+Pb→PbSO4+2H2O+PbSO4充電過程：PbO2+2H2SO4+Pb←PbSO4+2H2O+PbSO4

化學反應的同時，有電子和離子的產(chǎn)生。正極：PbO2+H2SO4→PbSO4+H2O

負極：Pb+H2SO4→PbSO4+H2↑

總反應：PbO2+2H2SO4+Pb

2PbSO4+2H2O

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理2.鉛酸蓄電池充、放184.2鉛酸蓄電池結構和工作原理鉛酸蓄電池在充、放電過程伴隨著的副反應為2H2O→2H2↑+O2↑2Pb+O2→2PbOPbO+H2SO4→PbSO4+H2O該反應使電池中水分逐漸損失，需不斷補充純水才能保持正常使用。

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理鉛酸蓄電池在充、放電194.2鉛酸蓄電池結構和工作原理4.2.3鉛酸蓄電池的分類和命名1.鉛酸蓄電池的分類（1）按照電解液數(shù)量和電池槽結構分類傳統(tǒng)開口式鉛酸蓄電池：開口半密封式結構，電解液處于富液狀態(tài)，使用過程中需要加水調(diào)節(jié)酸密度；

閥控密封式鉛酸蓄電池（Valve-RegulatedLeadAcidBattery，VRLA）：全密封式結構，電解液為貧液狀態(tài)，使用過程中不需要進行加水或加酸維護——“免維護”。

AGM電池：主要采用AGM（玻璃纖維）隔板，電解液被吸附在隔板孔隙內(nèi)；

GEL電池：主要采用PVC-SiO2隔板，電解質(zhì)為已經(jīng)凝膠的膠體電解質(zhì)。

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理4.2.3鉛酸蓄電池的分類204.2鉛酸蓄電池結構和工作原理表4-1AGM電池與GEL電池結構比較內(nèi)部結構GEL電池AGM電池電解液固定方式電解質(zhì)由氣相二氧化硅和多種添加劑以膠體形式固定，注入時為液態(tài)，可充滿電池內(nèi)所有空間，充、放電后凝膠。電解液吸附在多孔的玻璃纖維板內(nèi)，而且必須是不飽和狀態(tài)，隔板內(nèi)93％左右的空間充滿電解液。電解液量準富液設計，電解液容量比AGM電池量多。相對于富液電池和GEL電池的儲液量少，貧液設計。電解液密度密度為1.24g/cm3，對極板腐蝕輕密度為1.28~1.31g/cm3，對電極的腐蝕大正極板結構制成管式或涂膏式極板制成涂膏式極板隔板PVC-SiO2隔板普通AGM隔板4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理表4-1AGM電池與GE214.2鉛酸蓄電池結構和工作原理表4-2AGM電池與GEL電池性能比較

性能特點GEL電池AGM電池浮充性能由于電解質(zhì)的量富余，其散熱性好，沒有熱失控事故發(fā)生，浮充壽命長。散熱性差，熱失控現(xiàn)象時有發(fā)生。循環(huán)性能100％DOD循環(huán)壽命600次以上。100％DOD循環(huán)壽命150次左右。自放電自放電率為2％/月，電池在常溫下可儲存2年。自放電率為(2~3)％/月，存放期超過6個月需補充充電。氣體復合效率初期復合效率較低，但循環(huán)數(shù)次后可以達到95％以上。氣體復合效率高達99％。電解液分層現(xiàn)象無硫酸濃度分層現(xiàn)象，電池可以豎直和水平安置。有電解液分層現(xiàn)象，高型電池只能水平放置。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理表4-2AGM電池與GE224.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（2）按照電池的用途分類

循環(huán)和啟動使用電池：鐵路電池、汽車電池、太陽能電池、電動車電池、牽引電池等類型。浮充使用電池：浮充電池主要是后備電池。（3）按照電池的使用環(huán)境分類

固定型電池：主要用于后備電源，廣泛用于郵電、電站和醫(yī)院等，最大要求是安全可靠，因其使用固定在一地方，重量不是關鍵問題。

移動型電池：主要有內(nèi)燃機車用電池、鐵路客車用電池、摩托車用電池、電動汽車及牽引車用電池等。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（2）按照電池的用途234.2鉛酸蓄電池結構和工作原理

2.蓄電池的命名方法、型號組成及其代表意義蓄電池名稱由單體蓄電池格數(shù)、型號、額定容量、電池功能或形狀等組成(圖4-2)。當單體蓄電池格數(shù)為1時(2V)省略，6V、12V分別為3和6。各公司的產(chǎn)品型號有不同的解釋，但產(chǎn)品型號中的基本含義相同。表4-3為常用字母的含義。圖4-2蓄電池名稱的組成

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理2.蓄電池的命名方法244.2鉛酸蓄電池結構和工作原理表4-3蓄電池常用字母的含義

代號拼音漢字全稱備注GGu固固定型FFa閥閥控式MMi密密封JJiao膠膠體DDong動動力型DC系列電池用NNei內(nèi)內(nèi)燃機車用TTie鐵鐵路客車用DDian電電力機車用TS系列電池用例：GFM-500，1個單體，G為固定型，F(xiàn)為閥控式，M為密封，500為10小時率的額定容量；6-GFMJ-100，6為6個單體，電壓12V，G為固定型，F(xiàn)為閥控式，M為密封，J為膠體，100為10小時率的額定容量。

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理表4-3蓄電池常用字母的含254.2鉛酸蓄電池結構和工作原理

廣泛應用于太陽能、風能發(fā)電系統(tǒng)，太陽能路燈，廣告箱等領域的蓄電池型號、規(guī)格如表4-4、表4-5所示，供選用參考。

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理廣泛應用于太陽能、264.2鉛酸蓄電池結構和工作原理表4-412V系列免維護鉛酸蓄電池電池型號額定電壓(V)額定容量(Ah)最大外形尺寸（mm)參考重量(kg)長寬高總高6-GFM-40124019816617017012.56-GFM-551255229138208213166-GFM-65126533117517517821.56-GFM-751275259169220230246-GFM-901290331175225227296-GFM-10012100331174225243326-GFM-12012120407173208213376-GFM-15012150483170241241436-GFM-20012200522240219244624.2鉛酸蓄電池結構和工作原理表4-412V系列免維護274.2鉛酸蓄電池結構和工作原理表4-512V系列膠體蓄電池電池型號標準電壓（V）20HR容量（Ah）最大外形尺寸（mm）參考重量(kg)長寬高總高6-GFMJ-40124019816617017013.56-GFMJ-551255230140215225176-GFMJ-65126535016717818522.86-GFMJ-751275260170215230256-GFMJ-85128533117521624029.56-GFMJ-1001210033117521624033.56-GFMJ-1201212040517521823537.16-GFMJ-1501215048017021524146.86-GFMJ-20012200525240215245644.2鉛酸蓄電池結構和工作原理表4-512V系列膠體蓄284.2鉛酸蓄電池結構和工作原理4.2.4蓄電池的性能參數(shù)（鉛酸蓄電池）

1.蓄電池的電壓（1）蓄電池電動勢（E）蓄電池的電動勢在數(shù)值上等于蓄電池達到穩(wěn)定時的開路電壓，它是由蓄電池電極的活性物質(zhì)與電解質(zhì)的電化學特性決定的。鉛酸蓄電池的電動勢與硫酸密度的關系如圖4-3所示。由圖可知，硫酸密度增加（在硫酸密度為1.05～1.300g/cm3范圍時），蓄電池電動勢的值也相應增加，呈線性關系。

圖4-3蓄電池電動勢與硫酸密度的關系4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理4.2.4蓄電池的性能參數(shù)294.2鉛酸蓄電池結構和工作原理

（1）蓄電池電動勢（E）蓄電池的電動勢可以從下面近似公式得出E＝0.85+d

（4-1）式中，0.85為VRLA蓄電池的電動勢常數(shù)；d為電解液的比重，單位采用g/cm3。

圖4-3蓄電池電動勢與硫酸密度的關系4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（1）蓄電池電動勢（304.2鉛酸蓄電池結構和工作原理

（2）開路電壓（Uk）蓄電池的開路電壓是蓄電池在開路狀態(tài)（無電流狀態(tài)）下的端電壓。Uk＝EzEf

（4-2）式中，Ez為蓄電池正極電位；Ef為蓄電池負極電位。蓄電池達到穩(wěn)定時的開路電壓在數(shù)值上等于蓄電池的電動勢，也可由Uk＝E＝0.85+d近似得出。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（2）開路電壓（Uk314.2鉛酸蓄電池結構和工作原理

（3）工作電壓（U）蓄電池的工作電壓是指蓄電池接通負荷后在放電過程中顯示的端電壓，又稱負荷（載）電壓或放電電壓。工作電壓的大小是變化的，既與電池的放電電流有關，又與電池的內(nèi)阻有關。U=UkI(R0+Rj)

（4-3）式中，I為蓄電池放電電流；R0為蓄電池的歐姆電阻；Rj為蓄電池的極化電阻。（4）充電電壓蓄電池的充電電壓是指蓄電池在充電時，外電源加在蓄電池兩端的電壓。（5）初始電壓蓄電池的初始電壓是蓄電池在放電初始時的工作電壓。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（3）工作電壓（U）324.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（6）浮充電壓電池充電器對蓄電池進行浮充電時設定的電壓值。鉛酸蓄電池的單體（格）電壓為2V/格，實際電壓隨充、放電情況而有變化，充電結束時電壓有2.5～2.7V/格，以后緩慢降到2.05V/格左右的穩(wěn)定狀態(tài)；放電時，電壓緩慢下降，低到1.7V時，便不能再繼續(xù)放電，否則會損壞蓄電池的極板。200Ah以上的鉛酸蓄電池每只為一單體，電壓為2V；200Ah以下的鉛酸蓄電池每只一般為6個單體（格）串聯(lián)，電壓為12V。VRLA蓄電池在25℃時浮充電壓U＝開路電壓+極化電壓=Uk＋（0.10~0.18）。

鎘鎳蓄電池的單體電壓為1.2V/格。蓄電池組的電壓由串聯(lián)的蓄電池單體只數(shù)確定，有24V、48V、60V、110V等。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（6）浮充電壓334.2鉛酸蓄電池結構和工作原理鉛酸蓄電池端電壓與放電時間關系曲線如圖4-4所示

圖4-4鉛酸蓄電池端電壓與放電時間關系曲線4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理鉛酸蓄電池端電壓與放344.2鉛酸蓄電池結構和工作原理鉛酸蓄電池充電時間與電壓及電流關系曲線如圖4-5所示。

圖4-5鉛酸蓄電池充電時間與電壓及電流關系曲線4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理鉛酸蓄電池充電時間與354.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（7）蓄電池的放電終止電壓放電終止電壓是指蓄電池放電時電壓下降到不宜再放電時的最低工作電壓。放電終止電壓隨放電率不同而變化。小于10h的小電流放電，終止電壓取值稍高；大于10h的大電流放電，終止電壓取值稍低。放電率對終止電壓的影如圖4-6所示。圖4-6放電率對終止電壓的影響

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（7）蓄電池的放電終364.2鉛酸蓄電池結構和工作原理2.蓄電池的容量蓄電池的容量是蓄電池儲存電能的能力。處于完全充電狀態(tài)的鉛酸蓄電池在一定的放電電流和一定的電解液溫度下，單格電池的電壓降到規(guī)定的終止電壓時所能提供的電量稱為電池容量，以符號C表示，通?？刹捎脙煞N表示方法：安時容量（Ah），瓦時容量（W·h）。當蓄電池以恒定電流放電時，安時容量=放電電流放電時間，瓦時容量=安時容量平均放電電壓。目前鉛酸蓄電池產(chǎn)品容量可從1安時到幾千甚至上萬安時。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理2.蓄電池的容量374.2鉛酸蓄電池結構和工作原理理論容量是把蓄電池活性物質(zhì)的質(zhì)量按法拉第定律計算而得到的最高理論值。法拉第電解定律：電解過程中，通過的電量相同，所析出或溶解出的不同物質(zhì)的物質(zhì)的量相同。也可以表述為：電解1mol的物質(zhì)，所需用的電量都是1個“法拉第”(F)，1F=26.8Ah=96500C。其中，1C=6.251018電子電量(e)；1e＝1.60218921018C；1mol＝6.0231023。實際容量是指蓄電池在一定放電條件下所能輸出的電量，它等于放電電流與放電時間的乘積。實際容量小于理論容量。實際容量與理論容量之比叫做活性物質(zhì)的利用率。

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理理論容量是把蓄電池384.2鉛酸蓄電池結構和工作原理額定容量（標稱容量）是按照國家或有關部門頒布的標準，在電池設計時要求電池在一定的放電條件下（一般規(guī)定在25℃環(huán)境下以10小時率電流放電至終止電壓）應該放出的最低限度的電量值。額定容量常用來標定10小時率蓄電池的型號。為了比較不同系列的蓄電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質(zhì)量蓄電池所能給出的能量，分別稱為體積比容量和重量比容量，其單位分別為Ah/L或Ah/kg。

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理額定容量（標稱容量394.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（1）蓄電池容量與放電率的關系同一個電池放電率不同時，給出的容量也不同。放電率有小時率（時間率）和電流率（倍率）兩種不同的表示方法。①小時率（時間率）：是以一定的電流放完額定容量所需的時間，或以一定電流放電至規(guī)定終止電壓所經(jīng)歷的時間。標識為20h、10h、5h、3h、1h、0.5h等。例如，某12V的蓄電池，如果用2A放電，5h降到10.5V（5小時率放電，則容量為C5=2A5h=10Ah同樣是這個電池，如果用1.2A放電，10h降到10.5V（10小時率放電），則容量為C10=1.2A10h＝l2Ah

前者稱5小對放電率，容量用C5表示；后者稱10小時放電率，容量用C10表示；1小時放電率，容量用C表示；等。C的下腳標就是小時率。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（1）蓄電池容量與放404.2鉛酸蓄電池結構和工作原理②電流率（倍率）：是指放電電流相當于電池額定容量的倍數(shù)。例如，容量為100Ah的蓄電池，以100Ah/10h=10A電流放電，10h將全部電量放完，則電流率為0.1C10；若以100A電流放電，則1h將全部電量放完，則電流率為1C10，依此類推。蓄電池的額定容量按放電率標定。國際標準規(guī)定：啟動型蓄電池，其額定容量以20h率標定，表示為C20；固定型蓄電池，其額定容量以10h率標定，表示為C10。光伏應用一般采用20小時率容量。

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理②電流率（倍率）：是414.2鉛酸蓄電池結構和工作原理放電電流越大，蓄電池容量越小，放電率對蓄電池容量的影響見表4-6。

表4-6放電率對蓄電池容量的影響電池型號（Type）額定電壓(NomVoltage)/V各小時率容量（RatedCapacity）/(Ah)10.8V/20h10.8V/10h10.5V/5h10.5V/3h10.02V/1hDJM12401243.4403632.725.6DJM12501254504541.132DJM12651270.56558.553.341.6DJM12701276706358.245.5DJM12901298908073.857.6DJM12100121081009083.165DJM121501216215013512397.5DJM12200122162001801651304.2鉛酸蓄電池結構和工作原理放電電流越大，蓄電池424.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（2）蓄電池容量與溫度的關系鉛酸蓄電池電解液的溫度對蓄電池的容量有一定影響，溫度高時，電解液的黏度下降，電阻減小，擴散速度增大，電池的化學反應加強，這些都會使容量增大。但是溫度升高時，蓄電池的自放電會增加，電解液的消耗量也會增多。蓄電池在低溫下容量迅速下降，通用型蓄電池在溫度降到5℃時，容量會降到70%左右。低于15℃容量將下降到不足60%，且在10℃以下充電反應非常緩慢，可能造成放電后難以恢復。放完電后若不能及時充電，在溫度低于30℃時有凍壞的危險。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（2）蓄電池容量與溫434.2鉛酸蓄電池結構和工作原理

3.蓄電池的使用壽命蓄電池壽命有三種評價方法（主要考慮前兩種）：

蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱為一次循環(huán)。在一定的放電條件下，電池使用至某一容量規(guī)定值之前，電池所能承受的循環(huán)次數(shù)，稱為循環(huán)壽命。蓄電池的使用壽命（浮充壽命）是指蓄電池在規(guī)定的浮充電壓和環(huán)境溫度下，蓄電池壽命終止時浮充運行的總時間，以蓄電池的工作年限來衡量。

恒流過充電壽命是指采用一定的充電電流對蓄電池進行連續(xù)過充電，一直到蓄電池壽命終止時所能承受的過充電時間。蓄電池壽命終止條件一般設定在容量低于10小時率額定容量的80%。

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理3.蓄電池的使用壽命444.2鉛酸蓄電池結構和工作原理蓄電池的使用壽命與蓄電池本身質(zhì)量及工作條件、使用和維護情況等因素有很大關系。放電深度對蓄電池循環(huán)使用壽命的影響如圖4-7所示。圖4-7蓄電池放電深度與循環(huán)次數(shù)關系曲線4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理蓄電池的使用壽命與蓄454.2鉛酸蓄電池結構和工作原理4.蓄電池的效率蓄電池在實際工作過程中有一定的能量損耗，通常用能量效率和安時效率來表示。

（1）能量效率：蓄電池放電時輸出的能量與充電時輸入的能量之比。影響能量效率的主要因素是蓄電池的內(nèi)阻。

（2）充電效率（也稱庫侖效率）：蓄電池放電時輸出的電量與充電時輸入的電量之比。影響充電效率的主要因素是蓄電池內(nèi)部的各種負反應，如自放電。對于一般的離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)，平均充電效率大約為80%～85%，在冬天可增加到90%～95%。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理4.蓄電池的效率464.2鉛酸蓄電池結構和工作原理5.蓄電池的自放電在蓄電池不使用時，隨著放置時間的延長，儲電量會自動減少，這種現(xiàn)象稱為自放電。自放電與儲存時間關系曲線如圖4-6所示。圖4-8自放電與儲存時間關系曲線4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理5.蓄電池的自放電474.2鉛酸蓄電池結構和工作原理自放電的主要原因是：（1）電解液中含有雜質(zhì)（其它金屬如銅、鐵等），或添加的不是純凈水，這些雜質(zhì)與蓄電池極板形成局部微小電池，從而使蓄電池形成自放回路。實驗表明，電解液中如含有1%的鐵，蓄電池充足電后會在24h之內(nèi)將電能全部放完。蓄電池極板成分不純，含銻量過高或含有其它有害雜質(zhì)時，也會形成許多微小蓄電池。雜質(zhì)與極板間或不同雜質(zhì)之間產(chǎn)生電位差，變成一個局部蓄電池，并通過電解液構成回路，產(chǎn)生局部電流，從而形成自放電。（2）蓄電池電極間污垢較多，如泥土及水等均為導體，使蓄電池正、負電極間形成放電回路而自行放電。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理自放電的主要原因是：484.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（3）蓄電池負極板的自溶和正極板二氧化鉛的自動還原。負極板的海綿狀鉛在蓄電池擱置過程中會以鉛離子形式溶入電解液中，形成硫酸鉛，而且鉛與電解液總是含有一定的雜質(zhì)，會引起氫的析出，從而加速鉛的自溶，加快蓄電池自放電。PbO2＋Pb＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2OPbO2

＋2Ag＋2H2SO4＝PbSO4＋Ag2SO4＋2H2O5PbO2

＋2Sb＋6H2SO4＝(SbO2)2SO4＋5PbSO4＋6H2OPbO2

＋H2＋H2SO4＝PbSO4＋2H2OPb＋H2SO4＝PbSO4＋H2（4）電池長期放置不用，硫酸下沉，下部密度較上部大，極板上、下部發(fā)生電位差及溫度的變化都可引起自放電。

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（3）蓄電池負極板的494.2鉛酸蓄電池結構和工作原理

6.蓄電池的放電深度與荷電態(tài)

蓄電池放電深度（DepthofDischarge，DOD）是指從蓄電池使用過程中放出的有效容量占該電池額定容量的比值，通常以百分數(shù)表示。17%～25%為淺循環(huán)放電；30%～50%為中等循環(huán)放電；60%～80%為深循環(huán)放電。光伏發(fā)電系統(tǒng)中，DOD一般為30％～80％。

蓄電池的荷電態(tài)（Stateofcharger，SOC)，定義為

式中，Cr、Ct分別為某時刻蓄電池的剩余電量和總電量。

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理6.蓄電池的放電深504.2鉛酸蓄電池結構和工作原理7.蓄電池內(nèi)阻電池內(nèi)阻有歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻兩部分：

歐姆內(nèi)阻主要由電極材料、隔膜、電解液、接線柱等構成，也與電池尺寸、結構及裝配有關。

極化內(nèi)阻是由電化學極化和濃差極化引起的，是電池放電或充電過程中兩電極進行化學反應時極化產(chǎn)生的內(nèi)阻。極化內(nèi)阻除與電池制造工藝、電極結構及活性物質(zhì)的活性有關外，還與電池工作電流大小和溫度等因素有關。電池內(nèi)阻嚴重影響電池工作電壓、工作電流和輸出能量，因而內(nèi)阻愈小的電池性能愈好。電池內(nèi)阻不是常數(shù)，在充放電過程中隨時間不斷變化，因為活性物質(zhì)組成、電解液濃度和溫度都在不斷變化。

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理7.蓄電池內(nèi)阻514.2鉛酸蓄電池結構和工作原理8.蓄電池的串聯(lián)和并聯(lián)將多只蓄電池的正極接負極依次連接稱為串聯(lián)，組成的蓄電池組的電壓為串聯(lián)的蓄電池電壓之和，容量不變。例如55只2V/250A·h的鉛酸蓄電池串聯(lián)，組成的串聯(lián)蓄電池組的電壓為110V，容量為250Ah。將多只蓄電池的正極和負極分別連接起來稱為并聯(lián)，組成的蓄電池組的電壓不變，容量為并聯(lián)的蓄電池容量之和。例如10只2V/250A·h鉛酸蓄電池并聯(lián)，組成的蓄電池組的電壓為2V，容量為2500Ah。蓄電池組也可以并聯(lián)，例如兩組110V/250Ah的蓄電池組并聯(lián)，組成的蓄電池組的電壓為110V，容量為500Ah。蓄電池串、并聯(lián)時應盡可能保證每只蓄電池的性能一致。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理8.蓄電池的串聯(lián)和并524.2鉛酸蓄電池結構和工作原理9.蓄電池的充電方法（1）恒壓充電法在充電過程中，充電電壓保持不變。這樣在剛開始充電時，能以較大的電流對蓄電池充電，隨著充電時間的增加，電流逐漸減少。然而充電電流太大會使電池壽命減少，而且容易造成電池溫度上升，因此需要額外加入限流電路及溫度補償電路。（2）恒流充電法在充電過程中，充電電流保持不變。這樣可以避免恒壓充電法因電流太大而產(chǎn)生的問題。其缺點是恒流充電可能造成充電電壓過高而影響蓄電池的壽命。而且恒流充電不能像恒壓充電法那樣使電池保持在浮充狀態(tài)，因此無法將蓄電池完全充足電。4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理9.蓄電池的充電方法534.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（3）二階段充電法

二階段充電法=恒流充電法+恒壓充電法先以恒定電流對蓄電池充電，等蓄電池電壓達到氣化電壓后，再以恒定電壓充電，使蓄電池保持在浮充狀態(tài)。二階段充電法在蓄電池壽命和充電時間上已有很大改善。然而在恒壓充電階段，由于充電電流很小，因此必須消耗很長的時間對蓄電池充電，這是其不足之處。（4）三階段充電法（此法最優(yōu)?。?/p>

三階段充電法=恒流充電法+“充電吸收”+恒壓充電法第一階段是以恒定電流充電，第三階段是以恒定電壓充電，但在第一階段與第三階段之間加入稱為“充電吸收”的第二階段。在第二階段中，充電電壓維持在氣化電壓以下，但充電電流緩慢下降，這樣可以大幅度縮短恒壓充電的時間。

4.2鉛酸蓄電池結構和工作原理（3）二階段充電法544.3VRLA蓄電池的充、放電特性4.3.1VRLA蓄電池的充電特性1.VRLA蓄電池的充電技術蓄電池保證使用壽命的技術指標是在環(huán)境溫度為25℃下給出的。蓄電池特性與溫度密切相關：蓄電池電壓溫度系數(shù)約為4mV/℃；溫度一定時，充電電壓略高（100mV）導致蓄電池的熱失控和過充損壞，或略低（100mV）會導致蓄電池充電不足而損壞；

蓄電池的容量與溫度有關，大約是溫度每降低1℃，容量將下降1%。由此，蓄電池充電器的充電技術不夠完善。4.3VRLA蓄電池的充、放電特性4.3.1VRLA蓄電554.3VRLA蓄電池的充、放電特性2.自然平衡充電器VRLA蓄電池的自然平衡充電原理簡圖如圖4-9所示。EB換成被充電的蓄電池，EA精心設計成在不同環(huán)境溫度下能按蓄電池充電平衡需要自動調(diào)節(jié)輸出電壓和電流的電源。蓄電池充足電后，E=0，i＝0，EA電源將不再消耗功率。此后，EA只隨環(huán)境溫度的變化，對被充電的蓄電池提供跟蹤平衡補償。由于蓄電池充電的整個過程完全是自動完成的，所以稱之為自然平衡法。

特別適于間隙性放電使用的VRLA蓄電池日常維護充電。圖4-9自然平衡充電原理圖

4.3VRLA蓄電池的充、放電特性2.自然平衡充電564.3VRLA蓄電池的充、放電特性3.VRLA蓄電池的充電方式VRLA蓄電池的充電方式有浮充充電、均衡充電、補充充電和循環(huán)充電等多種方式。按VRLA蓄電池兩端電壓、電流的控制方式的不同恒壓限流式、恒流式、兩階段恒壓式半恒流充電式（1）初充電①串聯(lián)充電；②并聯(lián)充電；③串聯(lián)并聯(lián)混合充電；④單體VRLA蓄電池充電；⑤模塊控制單體VRLA蓄電池充電。

4.3VRLA蓄電池的充、放電特性3.VRLA蓄電574.3VRLA蓄電池的充、放電特性（2）浮充充電蓄電池充滿電后，改用小電流給電池繼續(xù)充電，此時就稱為浮充電，也稱為涓流充電。

浮充電的目的有三個：①保持電池的電壓處于浮充電壓范圍，此時電池的板柵（就是極板的導電骨架）腐蝕處于最慢的狀態(tài)，可延長電池壽命；②補充電池自放電造成的容量損失，保持電量充足；③抑制活性物質(zhì)重結晶造成硫酸鹽化（維持蓄電池的內(nèi)氧循環(huán)）。4.3VRLA蓄電池的充、放電特性（2）浮充充電584.3VRLA蓄電池的充、放電特性（2）浮充充電

蓄電池的浮充電壓與其使用壽命之間也有密切的關系，總趨勢是：在同一溫度下工作，浮充電壓越高，使用壽命越短。

蓄電池的浮充電壓值要參考廠家對產(chǎn)品推薦的數(shù)值來確定，不同廠家的產(chǎn)品，推薦的浮充電壓值可能不同；就是同一廠家的不同系列產(chǎn)品，推薦的浮充電壓值也可能不同。例如某公司的XM系列和GM系列蓄電池，前者推薦的浮充電壓為2.275V/單體，后者推薦的浮充電壓為2.23V/單體（均為標準溫度下）4.3VRLA蓄電池的充、放電特性（2）浮充充電594.3VRLA蓄電池的充、放電特性（2）浮充充電蓄電池的浮充電流因蓄電池的結構和性能的不同其作用也不盡相同。普通鉛酸蓄電池的浮充電流作用為：①補充普通鉛酸蓄電池自放電的損失；②向日常性負載提供電流。

VRLA蓄電池的浮充電流的作用為：①補充VRLA蓄電池自放電的損失；②向日常性負載提供電流；③浮充電流應足以維持VRLA蓄電池的內(nèi)氧循環(huán)。4.3VRLA蓄電池的充、放電特性（2）浮充充電604.3VRLA蓄電池的充、放電特性（2）浮充充電

蓄電池浮充狀態(tài)下的充電電壓和充電電流設置：在環(huán)境溫度為25℃時，標準型VRLA蓄電池的浮充電壓應設置在2.25V/格，允許變化范圍為2.23～2.27V/格。實際運行時，還需要根據(jù)環(huán)境溫度的變化來調(diào)整浮充電壓，通常的調(diào)節(jié)系數(shù)為4mV/℃。保證浮充電運行的VRLA蓄電池既不欠充電，也不過充電。4.3VRLA蓄電池的充、放電特性（2）浮充充電614.3VRLA蓄電池的充、放電特性（3）均衡充電所謂均衡充電是把每個VRLA蓄電池單元并聯(lián)起來，用統(tǒng)一的充電電壓進行的一種恒壓方式充電。均衡充電的目的：確保蓄電池組中所有單體電池的電壓、比重達到均勻一致。均衡充電電流一般選0.3C或略小于0.3C；均衡充電電壓一般選2.35V/單體（額定電壓為2V的VRLA蓄電池）；均充時間不大于10小時。下列情況下蓄電池需要均衡充電：市電停電后電池釋放的能量超過總容量的15％；蓄電池長期處于浮充狀態(tài)；電池組中，出現(xiàn)了落后電池，在浮充狀態(tài)下單體電壓低于2.2V，更換新電池后。

4.3VRLA蓄電池的充、放電特性（3）均衡充電624.3VRLA蓄電池的充、放電特性（4）循環(huán)充電在循環(huán)應用領域，VRLA蓄電池都采用薄極板設計來提高比能量和大電流性能。對于薄極板的VRLA蓄電池最好的充電方法是采用脈沖和電流遞減充電方式。脈沖充電方式可在短時間內(nèi)提高充電電流，縮短蓄電池充滿電時間，并具有很小的過充電；電流遞減充電方式具有同樣的優(yōu)點。蓄電池實現(xiàn)大電流快速充電的關鍵是蓄電池活性物質(zhì)的復合效率，蓄電池的極板薄、表面積大、極板間距小、充電效率高。當蓄電池老化時，活性物質(zhì)的復合效率下降。

4.3VRLA蓄電池的充、放電特性（4）循環(huán)充電634.3VRLA蓄電池的充、放電特性

4.充電限流

VRLA蓄電池放電后，初期充電電流過大，產(chǎn)生的熱量可能會將板柵豎筋、匯流條、端子等熔斷，正極板活性物質(zhì)PbO2顆粒之間的結合松弛、軟化、脫落，嚴重時會引發(fā)熱失控，使VRLA蓄電池變形、開裂而失效，所以需要對充電電流加以限定。充電限流設定方式有：（1）關機限流，需要限流時關掉若干充電器；（2）有級設定，限制充電器的輸出電流可以在額定電流的1/3擋或2/3擋選擇；（3）局部無級設定，可在充電器器額定電流的50%～100%段選擇限流點；（4）無級設定，可在充電器額定電流的0%～100%段選擇限流點。技術優(yōu)劣次序：（4）優(yōu)于（3）優(yōu)于（2）優(yōu)于（1）。4.3VRLA蓄電池的充、放電特性4.充電限流644.3VRLA蓄電池的充、放電特性5.充電操作

VRLA蓄電池組放電后，應立即轉入充電，開始時控制充電電流以不大于0.2C為宜。當電流變小時，可慢慢提高蓄電池組充電電壓，達到均充電壓值，再充6h，然后再調(diào)回浮充電壓值。使用中正常充電時，最好采用分級定流充電方式，即在充電初期用較大電流（0.1C

），充電一定時間后，改用較小電流，到充電后期改用更小電流。

4.3VRLA蓄電池的充、放電特性5.充電操作654.3VRLA蓄電池的充、放電特性4.3.2VRLA蓄電池的放電特性1.放電試驗

VRLA蓄電池出廠前的容量試驗步驟：（1）先將被試驗VRLA蓄電池完全充電。（2）將被試驗VRLA蓄電池靜置1~24h，使蓄電池表面溫度達到255℃。（3）VRLA蓄電池采用0.1C10電流連續(xù)對負載恒流放電，在放電過程中定期測試VRLA蓄電池端電壓；VRLA蓄電池端電壓達到1.80V/單體時放電終止。最后累積放電量達到100％即為合格。

4.3VRLA蓄電池的充、放電特性4.3.2VRLA蓄電664.3VRLA蓄電池的充、放電特性2.放電使用VRLA蓄電池的放電速率為0.02C10、0.1C10、0.2C10或0.3C10。放電終止電壓設定：根基放電速率并結合環(huán)境溫度，精確地設定放電的終止電壓。放電速率為0.01~0.025C，終止電壓可設定為2.00V/單體；放電速率為0.05~0.25C，終止電壓可設定為1.80V/單體。

4.3VRLA蓄電池的充、放電特性2.放電使用674.3VRLA蓄電池的充、放電特性3.放電要求（1）放電電流

VRLA蓄電池實際放出的容量與放電電流有關。放電電流越大，VRLA蓄電池的效率越低。例如，12V/24A·h的蓄電池當放電電流為0.4C時，放電至終止電壓的時間是110min，實際輸出容量17.6A·h，效率為73.3%；當放電電流為7C時，放電至終止電壓的時間僅為20s，實際輸出容量0.93A·h，效率為3.9％。使用中應避免大電流放電，以提高VRLA蓄電池的效率。4.3VRLA蓄電池的充、放電特性3.放電要求684.3VRLA蓄電池的充、放電特性（2）放電深度

放電深度對VRLA蓄電池使用壽命的影響也很大，放電深度越深，其循環(huán)壽命越短。

因為正極活性物質(zhì)PbO2本身的互相結合不牢，放電時生成PbSO4，充電時又恢復為PbO2

。

PbSO4的摩爾體積比PbO2大，則放電時活性物質(zhì)體積膨脹。若1molPbO2轉化為1molPbSO4，體積增加95%。這樣反復收縮和膨脹，就使PbO2顆粒之間的相互結合逐漸松弛，易于脫落。若1molPbO2的活性物質(zhì)只有20%放電，則收縮、膨脹的程度就大大降低，結合力破壞變緩慢，使用壽命延長。4.3VRLA蓄電池的充、放電特性（2）放電深度694.3VRLA蓄電池的充、放電特性此外，蓄電池放電深度增加，PbSO4溶解度降低，造成極板硫化腐蝕，使用壽命變短。蓄電池放電深度與使用壽命關系如圖4-10所示。

圖4-10放電深度與使用壽命的關系4.3VRLA蓄電池的充、放電特性此外，蓄電池放電704.3VRLA蓄電池的充、放電特性

設計考慮的重點就是深循環(huán)使用、淺循環(huán)使用還是浮充使用。實際應用中，若把淺循環(huán)使用的電池用于深循環(huán)使用時，則鉛酸蓄電池會很快失效。在使用VRLA蓄電池時，既要避免重載過流放電，又要避免長時間輕載造成VRLA蓄電池深度放電，更要避免VRLA蓄電池短路放電。

此外，還要關注發(fā)現(xiàn)和處理落后的VRLA蓄電池，經(jīng)對落后的VRLA蓄電池處理后再做核對性放電實驗。這樣可防止事故，以免放電中落后的VRLA蓄電池惡化為反極VRLA蓄電池。4.3VRLA蓄電池的充、放電特性設計考慮的重點就714.3VRLA蓄電池的充、放電特性（3）放電操作放電是為了檢查VRLA蓄電池容量是否正常，一般采用10小時率放電；可用假負載放電，或直接用負載放電。放電深度控制在30%~50%為宜，放電更深，更容易暴露VRLA蓄電池潛在的問題。并每小時檢測一次單體VRLA蓄電池電壓，通過計算VRLA蓄電池放出的容量（電流(A)時間(h)），對照表4-7電壓值，判斷VRLA蓄電池是否正常。在相應放出容量下，測出的單體蓄電池電壓值應等于或大于相應電壓值，即蓄電池容量為正常；反之，蓄電池容量不足。

4.3VRLA蓄電池的充、放電特性（3）放電操作724.3VRLA蓄電池的充、放電特性（3）放電操作表4-7VRLA蓄電池放出不同容量的標準電壓值(10小時率)蓄電池淺循環(huán)放電運行，有兩個明顯的優(yōu)點：①蓄電池一般有較長的循環(huán)壽命；②蓄電池經(jīng)常保有較多的備用安時容量，使光伏發(fā)電系統(tǒng)的供電保證率更高。根據(jù)測算和實際運行經(jīng)驗，較適中的放電深度是50%，國外有關資料稱50%的放電深度為“最佳儲能-成本系數(shù)”。放出容量/％102030405060708090100支持時間/h12345678910單體VRLA蓄電池電壓/V2.052.042.032.011.991.971.951.931.881.804.3VRLA蓄電池的充、放電特性（3）放電操作放734.4VRLA蓄電池的使用與維護VRLA蓄電池運行的質(zhì)量主要由三個方面決定：產(chǎn)品質(zhì)量，蓄電池生產(chǎn)環(huán)節(jié)；安裝質(zhì)量，蓄電池安裝施工技術；運行維護質(zhì)量，蓄電池運行技術管理。維護人員要在充分理解VRLA蓄電池的工作原理和特性。

4.4VRLA蓄電池的使用與維護VRLA蓄電池運744.4VRLA蓄電池的使用與維護4.4.1VRLA蓄電池的安裝

1.驗收（1）VRLA蓄電池到貨后應及時進行外觀檢查，因外觀缺損往往會影響產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量。（2）根據(jù)VRLA蓄電池的出廠時間，確定是否需要進行充電，并做端電壓檢查和容量測試、內(nèi)阻測試。如果VRLA蓄電池到貨后就只檢查外觀，不根據(jù)蓄電池的出廠時間進行充電便儲存，常溫下儲存時間超過6個月（溫度>33℃為3個月），它的技術性能指標肯定降低，甚至不能使用。

4.4VRLA蓄電池的使用與維護4.4.1VRLA蓄電754.4VRLA蓄電池的使用與維護2.安裝蓄電池在搬運時，勿提拉極柱，以免損傷蓄電池。安裝蓄電池間連接器前，必須使單體排列整齊，以免極柱受力使密封處發(fā)生泄漏，而導致蓄電池連接器發(fā)生腐蝕。安裝時不能使用任何潤滑劑或接觸其它化學物品，以免侵蝕殼體，造成外殼破裂和電解液泄漏。蓄電池的安裝技術條件：（1）蓄電池安裝前應徹底檢查蓄電池的外殼，確保沒有物理損壞。對于有濕潤狀的可疑點，可用萬用表一端連接蓄電池端柱，另一端接濕潤處，如果電壓為0V，說明外殼未破損，如果電壓大于0V，說明該處存在酸液，要進一步仔細檢查。4.4VRLA蓄電池的使用與維護2.安裝764.4VRLA蓄電池的使用與維護（2）蓄電池應盡可能安裝在清潔、陰涼、通風、干燥的地方，并避免受到陽光直射，遠離加熱器或其它輻射熱源。安裝中根據(jù)蓄電池的極板結構合理選擇安裝方式，不可傾斜。蓄電池間應有通風措施。蓄電池與蓄電池的間距一般應大于50mm，以使蓄電池散熱良好。蓄電池間連線應符合放電電流的要求，對于并聯(lián)的蓄電池組連線，其阻抗應相等，蓄電池和充電裝置及負載間的連接線不能過細或過長，以免電流傳導過程在線路上產(chǎn)生過大的電壓降和由于電能損耗而產(chǎn)生熱量，給安全運行埋下隱患。

4.4VRLA蓄電池的使用與維護（2）蓄電池應盡774.4VRLA蓄電池的使用與維護（3）安裝前，應驗證蓄電池生產(chǎn)與安裝使用之間的時間間隔；逐只測量蓄電池的開路電壓。新蓄電池一般要在3個月以內(nèi)投入使用；擱置時間較長，應先對其進行充電后再使用。安裝后應測量蓄電池組電壓。UD應大于等于N12V（UD為蓄電池組端電壓，N為串聯(lián)的VRLA蓄電池只數(shù)，相對于12V的VRLA蓄電池）。如UD小于N12V，應逐只檢查蓄電池。如蓄電池組為兩組蓄電池串聯(lián)后再并聯(lián)連接，在連接前應分別測量兩組蓄電池端電壓，UD1大于等于N12V，UD2大于等于N12V（N為并聯(lián)支路串聯(lián)的VRLA蓄電池數(shù)）。兩組VRLA蓄電池的端電壓誤差應在允許范圍內(nèi)。4.4VRLA蓄電池的使用與維護（3）安裝前，應784.4VRLA蓄電池的使用與維護（4）蓄電池組不能采用新老結合的組合方式；不同容量的蓄電池，絕對不可以在同一組中串聯(lián)使用。（5）蓄電池安裝前要清刷蓄電池端柱，去除端柱表面的氧化層以降低接觸電阻。（6）串聯(lián)連接的回路組中應設有斷路器以便維護。并聯(lián)組最好每組有一個斷路器，便于日后維護更替操作。（7）蓄電池與充電裝置和負載之間各組VRLA蓄電池正極與正極、負極與負極的連接線的長短盡量一致，使在大電流放電時保持VRLA蓄電池組間的運行平衡。（8）蓄電池組的正、負極匯流板與單體蓄電池匯流條間的連接牢固可靠。4.4VRLA蓄電池的使用與維護（4）蓄電池組不794.4VRLA蓄電池的使用與維護新安裝的蓄電池組，應進行核對性放電實驗，以后每隔2～3年進行一次核對性放電實驗，運行了6年的

蓄電池，每年做一次核對性放電實驗。若經(jīng)過3次核對性放充電，

蓄電池組容量均達不到額定容量的80%以上，可認為此組A蓄電池壽命終止，應予以更換。

4.4VRLA蓄電池的使用與維護新安裝的蓄電池組804.4VRLA蓄電池的使用與維護3.安裝后檢測主要的測試項目：

（1）容量測試。使被測VRLA蓄電池對負載在規(guī)定的時間內(nèi)放電(A·h)，以確定其容量。

（2）負載測試。用實際在線負載來測試VRLA蓄電池系統(tǒng)。通過測試的結果，可以計算出一個客觀準確的VRLA蓄電池容量及大電流放電特性。建議在測試時，盡可能接近或滿足放電電流和時間的要求。

（3）測量內(nèi)部歐姆電阻。內(nèi)阻是反應VRLA蓄電池狀態(tài)的最佳標志，測量內(nèi)阻的方法雖然沒有負載測試那樣絕對，但通過測量內(nèi)阻至少能檢測出80%～90%有問題的VRLA蓄電池。

4.4VRLA蓄電池的使用與維護3.安裝后檢測814.4VRLA蓄電池的使用與維護4.4.2VRLA蓄電池的正確使用

1.太陽能光伏發(fā)電用VRLA蓄電池的使用特點光伏發(fā)電系統(tǒng)用蓄電池可分為兩種類型：

戶用系統(tǒng)，蓄電池的充、放電主要以一天或者幾天為一個循環(huán)周期，以充、放電制方式運行，供電負載相對固定。對于這種系統(tǒng)，以設置過充電、過放電保護電路為主，核心問題是蓄電池過充、過放電壓的選擇。

光伏電站，蓄電池的充、放電主要以季節(jié)或年為循環(huán)周期，以循環(huán)方式運行，供電負載復雜多變且有優(yōu)先級之分。對于這種系統(tǒng)，不僅需要設置過充電、過放電保護電路，而且更需要依據(jù)負載的優(yōu)先級合理分配蓄電池的剩余容量。它的特點是持續(xù)放電電流較大，壽命只有1～2年左右。

4.4VRLA蓄電池的使用與維護4.4.2VRLA蓄電824.4VRLA蓄電池的使用與維護太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池的使用模式、充電模式、失效模式和環(huán)境情況與一般的應用差別較大。它放電電流較小，根據(jù)系統(tǒng)設計富裕量不同，一般以25h率放電，放電深度為20%～50%。為了能夠高效地接受從發(fā)電系統(tǒng)中產(chǎn)生的電能，蓄電池通常處于不完全充電狀態(tài)(POSC)，大多時候保持放電狀態(tài)；充電受氣候的影響，有時以過放電靜置。在太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，蓄電池充電由太陽電池直接提供，其充電電流和充電電壓隨著太陽輻照度的變化而變化，有時充電電壓偏低，有時充電電壓過高，由于蓄電池對充電方法特別敏感，易造成電池早期失效。

4.4VRLA蓄電池的使用與維護太陽能光伏發(fā)電系834.4VRLA蓄電池的使用與維護應用分析：發(fā)現(xiàn)由于VRLA蓄電池通常處于不完全充電狀態(tài)，因此極易引起正、負極板的硫酸鹽化，從而導致蓄電池的容量損失；另外，若系統(tǒng)中充電電壓不能根據(jù)溫度變化自動調(diào)節(jié)，則易造成高溫條件下蓄電池過充電，而低溫情況下蓄電池充電不足，結果使蓄電池壽命提前終止。

4.4VRLA蓄電池的使用與維護應用分析：844.4VRLA蓄電池的使用與維護2.太陽能光伏發(fā)電用VRLA蓄電池的主要技術要求

（1）循環(huán)壽命要長太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中，要求蓄電池組壽命應達到5年以上。蓄電池應是適用于循環(huán)應用的長壽命電池。一般太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)設計蓄電池循環(huán)深度為50％，在此循環(huán)深度下，循環(huán)壽命應達到1000次以上。（2）良好的低溫放電性能我國太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)使用地區(qū)，環(huán)境條件惡劣，室外氣溫的變化范圍為35～+55℃，蓄電池的工作環(huán)境溫度為10～+40℃，濕度為90%，最高海拔高度為5000m。要特別注意蓄電池的氣閥壓力范圍和高低溫放電性能。在10℃時按10h率放電，要求放出實際容量80%以上。4.4VRLA蓄電池的使用與維護2.太陽能光伏發(fā)854.4VRLA蓄電池的使用與維護（3）良好的容量恢復性能太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)中蓄電池放電深度不穩(wěn)定，蓄電池過放電后的容量恢復性能是一項重要指標，要求蓄電池100%放電到0V，擱置120h后，充電可恢復到實際容量的95%以上。（4）良好的均衡性

太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)用蓄電池處于循環(huán)使用，系統(tǒng)中電池數(shù)量較多，因此對整組電池容量的均衡性要求較高。參照相關標準，配組的儲能蓄電池容量偏差要求小于5%，以提高整組蓄電池的循環(huán)壽命。

（5）對蓄電池還應有防爆、阻燃、抗震的要求，其自放電應小于4%/28d，恒流過充電壽命應符合YD/T799-2002標準的要求。

4.4VRLA蓄電池的使用與維護（3）良好的容量864.4VRLA蓄電池的使用與維護3.VRLA蓄電池的使用蓄電池充電電壓的要求是非常嚴格的，必須嚴格遵守。

VRLA蓄電池在運行中不析出氣體是有條件的：VRLA蓄電池在存放期間內(nèi)應無氣體析出；充電電壓在2.35V/單體（25℃）以下應無氣體析出；放電期間內(nèi)應無氣體析出。但當充電電壓超過2.35V/單體時就有可能使氣體析出?？茖W合理地設置蓄電池的浮充電壓均衡充電電壓：（1）全浮充電壓定為2.23～2.25V/單體（25℃）較合適。

（2）均衡充電方法：

充電電壓調(diào)到2.33V/單體（25℃），充電30h；

充電電壓調(diào)到2.35V/單體（25℃），充電20h?？刂菩铍姵囟穗妷簤翰畹木鶆蛞恢滦裕?lt;0.03V/單體）

4.4VRLA蓄電池的使用與維護3.VRLA蓄874.4VRLA蓄電池的使用與維護3.VRLA蓄電池的使用

加尾VRLA蓄電池的工作方式不可取。

不能從整組VRLA蓄電池中抽出一部分VRLA蓄電池作其它電源用。在正常使用情況下，要經(jīng)常巡視、檢查、測試VRLA蓄電池，認真做好VRLA蓄電池的運行記錄。應使用性能良好、具有自動控制和監(jiān)測功能的充電裝置。當負載在正常范圍內(nèi)變化時，充電設備應達到2%的穩(wěn)壓精度才能滿足VRLA蓄電池說明書中所規(guī)定的技術要求。

4.4VRLA蓄電池的使用與維護3.VRLA蓄884.4VRLA蓄電池的使用與維護4.VRLA蓄電池擱置與放電盡量避免VRLA蓄電池長期閑置不用或使VRLA蓄電池長期處于浮充狀態(tài)而不放電。對長期擱置不用的VRLA蓄電池必須每隔一定時間充電一次，以達到激活VRLA蓄電池的目的，盡可能恢復VRLA蓄電池原有的容量。應定期對每個VRLA蓄電池作充、放電測量，檢查VRLA蓄電池的蓄電能力和充、放電特性，對不合格的VRLA蓄電池，堅決給予更換。蓄電池進行大容量放電后應及時再充電，其間隔時間不應超過24h。VRLA蓄電池的容量越大可靠性就越高的片面性。

4.4VRLA蓄電池的使用與維護4.VRLA蓄894.4VRLA蓄電池的使用與維護4.4.3VRLA蓄電池的維護

1.維護工作的重要性

VRLA蓄電池的維護工作是保證VRLA