太陽(yáng)能發(fā)電相關(guān)知識(shí)

太陽(yáng)能發(fā)電相關(guān)知識(shí)太陽(yáng)能資源情況介紹：太陽(yáng)能具有無任何污染，且取之不盡，地球上某點(diǎn)24小時(shí)年平均輻射功率大約是0.2KW/m2，也就是每年的輻射能量大約是0.2KW*24小時(shí)*365天=1752KWH，若是光伏發(fā)電，目前商業(yè)應(yīng)用的太陽(yáng)能電池板組件的轉(zhuǎn)換效率在15%左右，則每平方米可以發(fā)電1752KWH*15%=262度。我國(guó)是屬于太陽(yáng)能資源豐富的國(guó)家，全國(guó)年平均日照時(shí)間2200小時(shí)（每天6小時(shí)），年平均輻射總量5852MJ/m2（1625KWH），按照15%發(fā)電效率，每平方米年可發(fā)電243度。根據(jù)年輻射總量的大小，可以將全國(guó)分為5類地區(qū)，可以作為今后光伏發(fā)電工程的初步參考：(1)一類地區(qū)全年日照時(shí)數(shù)為3200~3300h。在每平方米面積上一年內(nèi)接受的太陽(yáng)輻射總量為6680~8400M]，相當(dāng)于225~285kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括寧夏北部、甘肅北部、新疆東南部、青海西部和西藏西部等地。是中國(guó)太陽(yáng)能資源最豐富的地區(qū)，與印度和巴基斯坦北部的太陽(yáng)能資源相當(dāng)。尤以西藏西部的太陽(yáng)能資源最為豐富，全年日照時(shí)數(shù)達(dá)2900~3400h，年輻射總量高達(dá)7000~8000M]/m2，僅次于撒哈拉大沙漠，居世界第2位。(2)二類地區(qū)全年日照時(shí)數(shù)為3000~3200h。在每平方米面積上一年內(nèi)接受的太陽(yáng)能輻射總量為5852~6680M]，相當(dāng)于200~225kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括河北西北部、山西北部、內(nèi)蒙古南部、寧夏南部、甘肅中部、青海東部、西藏東南部和新疆南部等地。為中國(guó)太陽(yáng)能資源較豐富區(qū)。相當(dāng)于印度尼西亞的雅加達(dá)一帶。(3)三類地區(qū)全年日照時(shí)數(shù)為2200~3OOOh。在每平方米面積上一年接受的太陽(yáng)輻射總量為5016~5852M]，相當(dāng)于170~200kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括山東東南部、河南東南部、河北東南部、山西南部、新疆北部、吉林、遼寧、云南、陜西北部、甘肅東南部、廣東南部、福建南部、江蘇北部、安徽北部、天津、北京和臺(tái)灣西南部等地。為中國(guó)太陽(yáng)能資源的中等類型區(qū)。相當(dāng)于美國(guó)的華盛頓地區(qū)。(4)四類地區(qū)全年日照時(shí)數(shù)為1400~2200h。在每平方米面積上一年內(nèi)接受的太陽(yáng)輻射總量為4190~5016MJ，相當(dāng)于140~170kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括湖南、湖北、廣西、江西、浙江、福建北部、廣東北部、陜西南部、江蘇南部、安徽南部以及黑龍江、臺(tái)灣東北部等地。是中國(guó)太陽(yáng)能資源較差地區(qū)。相當(dāng)于意大利的米蘭地區(qū)。(5)五類地區(qū)全年日照時(shí)數(shù)為1000，-.....，1400h。在每平方米面積上一年內(nèi)接受的太陽(yáng)輻射總量為3344，-.....，4190MJ，相當(dāng)于115，-.....，140kg標(biāo)準(zhǔn)煤燃燒所發(fā)出的熱量。主要包括四川、貴州、重慶等地。此區(qū)是中國(guó)太陽(yáng)能資源最少的地區(qū)。相當(dāng)于歐洲的大部分地區(qū)。也可以利用圖1的太陽(yáng)能資源分布圖表示：圖1我國(guó)太陽(yáng)能資源分布圖Ⅰ資源豐富帶6700MJ(m2.a)*Ⅱ資源較富帶5400-6700MJ/(m2.a)Ⅲ資源一般帶4200-5400MJ/(m2.a)Ⅳ資源貧乏帶<4200MJ/(m2.a)*MJ/(m2.a)-兆焦/(平方米.年).目前對(duì)太陽(yáng)能的應(yīng)用主要是太陽(yáng)光熱和太陽(yáng)光電。太陽(yáng)光熱應(yīng)用主要是太陽(yáng)能熱水器，我們不做介紹。太陽(yáng)光電可分為太陽(yáng)能發(fā)電和太陽(yáng)能光熱發(fā)電，太陽(yáng)能發(fā)電指利用太陽(yáng)能電池板直接進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換發(fā)電，太陽(yáng)光熱發(fā)電是指利用聚焦裝置收集太陽(yáng)能熱量，然后加熱水產(chǎn)生蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，與傳統(tǒng)的火力發(fā)電比較相似。系統(tǒng)如圖2所示：熱交換器熱交換器汽輪機(jī)冷卻裝置發(fā)電機(jī)電網(wǎng)集熱裝置太陽(yáng)光油介質(zhì)水介質(zhì)圖2太陽(yáng)光熱發(fā)電系統(tǒng)圖原理：集熱裝置收集太陽(yáng)能，將管中的油加熱到800℃左右，通過熱交換器，將水加熱成500℃左右的蒸汽，推動(dòng)汽輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。光熱發(fā)電在同等占地面積下，具有比太陽(yáng)能電池板發(fā)電更高的容量和效率，但是投資也比太陽(yáng)能發(fā)電大，每度電的發(fā)電成本在2~3元左右，在早幾件光伏發(fā)電成本還很高時(shí)具有較大優(yōu)勢(shì)，目前隨著光伏組件的成本下降，已經(jīng)不具備發(fā)電成本優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)目前只有內(nèi)蒙古鄂爾多斯有50MW槽式太陽(yáng)能熱發(fā)電特許經(jīng)營(yíng)權(quán)招標(biāo)，大唐新能源以0.93元/度中標(biāo)，而實(shí)際發(fā)電成本應(yīng)該在2.50/度左右。因?yàn)楣鉄岚l(fā)電的設(shè)備造價(jià)成本降低的速度很慢，在未來很難和太陽(yáng)能發(fā)電競(jìng)爭(zhēng)。在下一期，我們將開始介紹太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。

在上一期中，我們介紹到人類對(duì)太陽(yáng)能的利用方式主要有太陽(yáng)光熱和太陽(yáng)光電兩種方式。太陽(yáng)能光電應(yīng)用主要是有太陽(yáng)能發(fā)電和太陽(yáng)能光熱發(fā)電，目前成熟的技術(shù)和普及應(yīng)用的是太陽(yáng)能發(fā)電，我們這期將重點(diǎn)介紹。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)，依據(jù)其輸出是否與電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)，主要分成離網(wǎng)應(yīng)用和并網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)。離網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)：主要應(yīng)用在偏遠(yuǎn)無電地區(qū)，如海島、邊防哨所、湖泊、高速交通、高山通信基站等，系統(tǒng)的組成如下圖：光伏組件光伏組件48V蓄電池組正弦波逆變器直流設(shè)備1.3.1典型離網(wǎng)應(yīng)用示意圖控制器太陽(yáng)能離網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)太陽(yáng)能并網(wǎng)系統(tǒng)：將太陽(yáng)能電池板發(fā)出的直流電經(jīng)過逆變器后，將電能送入電網(wǎng)應(yīng)用，系統(tǒng)示意圖如下：并網(wǎng)系統(tǒng)主要應(yīng)用在大功率太陽(yáng)能發(fā)電站，小功率的并網(wǎng)應(yīng)用主要是在發(fā)達(dá)國(guó)家，在政府補(bǔ)貼，法規(guī)完整下才能運(yùn)作起來。由以上兩種應(yīng)用系統(tǒng)圖可以看出，主要差別在：是否與電網(wǎng)連接是否有電池儲(chǔ)能環(huán)節(jié)并網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用中，太陽(yáng)能電池板的發(fā)電功率受日照條件影響很大，其功率波動(dòng)主要由電網(wǎng)承受消納，而離網(wǎng)系統(tǒng)只能靠蓄電池來進(jìn)行功率穩(wěn)定和能量?jī)?chǔ)存。不論離網(wǎng)還是并網(wǎng)系統(tǒng)，都離不開最主要的部件-----太陽(yáng)能電池板，下面我們來介紹一下太陽(yáng)能電池板。目前太陽(yáng)能電池板大致可以分為三代：第一代：?jiǎn)尉?多晶硅電池板，是目前最為主流，占太陽(yáng)能發(fā)電電池板90%份額，目前商業(yè)化應(yīng)用組件效率在14-17%左右，我國(guó)2010年硅晶太陽(yáng)能電池板產(chǎn)量約為8000MW（8GW），占全球50%。晶硅太陽(yáng)能電池主要存在生產(chǎn)過程能耗大，溫度特性不良（溫度升高，發(fā)電單晶硅電池片多晶硅電池片量下降）。第二代：薄膜電池，晶體硅電池生產(chǎn)流程要經(jīng)過提純-拉棒-切片等流程，耗能非常大，導(dǎo)致其能量回收期需要3年左右（也就是需要3年發(fā)出的電量才能等于生產(chǎn)投入的電量），為此，推出了第二代薄膜電池，完全拋去晶體硅高耗能的生產(chǎn)流程。目前已經(jīng)能進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模生產(chǎn)的薄膜電池主要有3種：硅基薄膜太陽(yáng)能電池（a-Si）、銅銦鎵硒薄膜太陽(yáng)能電池（CIGS）、碲化鎘薄膜太陽(yáng)能電池（CdTe）。這三種電池主要是以硅基薄膜電池為主，薄膜的電池組件存在生產(chǎn)成本較低，耗能較少，弱光發(fā)電特性好等優(yōu)點(diǎn)，但是一直存在效率較低（目前商業(yè)組件6-7%），初期效率衰減大等問題。隨著技術(shù)的發(fā)展，其市場(chǎng)份額正在逐步增長(zhǎng)。柔性非晶薄膜太陽(yáng)能板玻璃底板非晶薄膜太陽(yáng)能板第三代：高倍率聚光電池，采用多結(jié)的GaAs（砷化鎵）III-V族化合物電池，理論上轉(zhuǎn)換效率可以達(dá)到50%，目前商業(yè)化的可以達(dá)到25%，是轉(zhuǎn)換效率最高的太陽(yáng)能電池。但是因?yàn)槌杀咀罡?，市?chǎng)份額較小。聚光電池-砷化鎵幾種光伏電池對(duì)比如下表：電池種類商業(yè)化效率優(yōu)勢(shì)缺點(diǎn)第一代

晶體硅單晶硅電池

sc-Si16-17%硅系電池中效率最高，技術(shù)成熟，大批量應(yīng)用加工過程高耗能，高溫下發(fā)電能力下降多晶硅電池

mc-Si14-15%技術(shù)成熟，效率適中，大批量應(yīng)用加工過程高耗能（低于單晶硅），高溫下發(fā)電能力下降第二代

薄膜電池非晶硅電池

a-Si6-7%成本低，生產(chǎn)耗能低，弱光發(fā)電好，溫度特性好，第二代中主流效率低，使用初期效率下降很快銅銦鎵硒

CIGS14%性能穩(wěn)定，效率較高，發(fā)展?jié)摿Ω呦∮性仨诨k

CdTe11%效率較高，生產(chǎn)容易鎘為高污染重金屬第三代

聚光電池多結(jié)砷化鎵

GaAs23-25%高效率！高溫特性好，占地面積小成本高昂目前的應(yīng)用仍然以晶體硅電池為主，但是薄膜電池的低成本優(yōu)勢(shì)以及不斷的技術(shù)改良提升效率，市場(chǎng)份額也在不斷提升。下期我們將對(duì)離網(wǎng)系統(tǒng)做詳細(xì)介紹。

在本期我們將對(duì)離網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)進(jìn)行介紹離網(wǎng)光伏系統(tǒng)，從小到1-幾瓦的草坪燈到用于偏遠(yuǎn)無電地區(qū)的集中供電系統(tǒng)的幾百KW都能看到。按照功率大小來分，大致可以分成以下三種：微小型系統(tǒng)：幾瓦~幾百瓦功率，一般應(yīng)用在草坪燈、路燈、無電地區(qū)游牧民戶用系統(tǒng)等，如下圖所示：草坪燈應(yīng)用路燈應(yīng)用中型系統(tǒng)：1-10KW左右，主要用在通信基站、微波站、部隊(duì)海島、邊防哨所，一般是交直流負(fù)載都有，對(duì)于通信應(yīng)用，一般采用直流48V系統(tǒng)。如下圖：離網(wǎng)光伏系統(tǒng)在通信基站應(yīng)用中型系統(tǒng)若應(yīng)用所在地風(fēng)能資源豐富，也常采用風(fēng)光互補(bǔ)方案，以減低昂貴的光伏板功率，減低系統(tǒng)投資。對(duì)于部隊(duì)等需要連續(xù)供電的重點(diǎn)單位，一般還配置發(fā)電機(jī)組成風(fēng)光柴互補(bǔ)系統(tǒng)。大型系統(tǒng)：主要是為偏遠(yuǎn)無電地區(qū)人口聚集區(qū)供電：在太陽(yáng)能資源豐富的西藏、新疆、內(nèi)蒙等地有使用，功率在10-100KW之間，主要是采用大型蓄電池組和大功率離網(wǎng)逆變器組成微型電網(wǎng)供電系統(tǒng)。因?yàn)橥顿Y很大，一般是政府作為扶貧或者示范工程居多。如下圖：偏遠(yuǎn)無電地區(qū)集中太陽(yáng)能供電系統(tǒng)除了像太陽(yáng)能抽水灌溉系統(tǒng)這樣的離網(wǎng)應(yīng)用不用蓄電池外，一般的光伏離網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，都要用到蓄電池，這也是和并網(wǎng)系統(tǒng)的最大區(qū)別，不管微型系統(tǒng)還是大型系統(tǒng)，光伏離網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)的基本框圖都是如下：光伏板光伏板控制器蓄電池逆變器交流負(fù)載直流負(fù)載光伏離網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)框圖以下對(duì)幾大部件進(jìn)行介紹：光伏板：為整套系統(tǒng)的能量來源，在實(shí)際應(yīng)用中，會(huì)涉及到光伏板的類型選擇、光伏板的電壓選擇、光伏板的功率選擇問題。光伏板類型選擇：在上期我們介紹了目前光伏板大致有晶體硅、薄膜電池、聚光電池，目前主要應(yīng)用最為廣泛的還是晶體硅電池。光伏板電壓選擇：系統(tǒng)的蓄電池電壓決定光伏板的串聯(lián)總電壓光伏板的串聯(lián)總電壓，由幾個(gè)光伏組件串聯(lián)而成，單個(gè)的光伏組件電壓由其光伏電池片串聯(lián)數(shù)量決定，下表是某廠家的組件技術(shù)指標(biāo)：型號(hào)APM36P100W125x67型號(hào)APM72P160W158x81硅晶體材料多晶硅

硅晶體材料多晶硅

峰值功率Pm100W峰值功率Pm160W峰值電壓Vmp17.5V峰值電壓Vmp35V峰值電流Imp5.71A峰值電流Imp4.57A開路電壓Voc21.5V開路電壓Voc43V短路電流Isc6.46A短路電流Isc5.17A標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)境1000W/m2標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試環(huán)境1000W/m2AM1.5AM1.525°C25°C開路電壓-0.4%/℃開路電壓-0.4%/℃溫度系數(shù)溫度系數(shù)短路電流0.1%/℃短路電流0.1%/℃溫度系數(shù)溫度系數(shù)光電池片效率15%～17%光電池片效率15%～17%太陽(yáng)能電池板10%～15%太陽(yáng)能電池板10%～15%效率效率使用溫度-40℃～80℃使用溫度-40℃～80℃組件尺寸670*1250*40

mm組件尺寸808*1580*46

mm重量10.0

kg重量16.0

kg指標(biāo)中可以看出，開路電壓21.5V的組件是采用36片太陽(yáng)能片串聯(lián)組成的，開路電壓為43V的組件則是由72片串聯(lián)組成。光伏板串聯(lián)總電壓同時(shí)還受光伏控制器的類型影響：現(xiàn)在市場(chǎng)上可供選擇的光伏控制器有帶MPPT控制功能和不帶MPPT控制功能的。以48V直流系統(tǒng)為例，選用帶MPPT功能控制器時(shí)，其最大光伏開路電壓允許到150VDC，而若是選擇不帶MPPT功能的控制器，則對(duì)光伏板電壓有嚴(yán)格的限制，對(duì)于48V直流系統(tǒng)一般選擇4片開路電壓21.5V的組件串聯(lián)組成。（2.4）光伏板總電壓選擇還受溫度影響：對(duì)于無MPPT控制功能的系統(tǒng)，光伏板總電壓的選擇必須考慮溫度對(duì)電壓的影響，單晶/多晶硅光伏板的電壓-溫度曲線如下圖：開路電壓開路電壓溫度大約每升高1°C每片電池的電壓減少5mV太陽(yáng)能電池板開路電壓與溫度關(guān)系圖可見，在夏季光伏板上的溫度可高達(dá)65°C，標(biāo)稱開路電壓25°C時(shí)為21.5V的組件的開路電壓將下降到21.5*(（1-0.4%*(65-25)）=18V左右，最佳工作點(diǎn)電壓14.7V，加上隔直二極管的壓降，只能勉強(qiáng)將電池充到均充電壓，因此，對(duì)應(yīng)12V電池組，光伏板一般選擇開路電壓21,5V，最大工作點(diǎn)電壓17.5V的組件就是考慮這個(gè)原因。(2.5)光伏組件的功率選擇：主要是根據(jù)負(fù)載大小和需要多長(zhǎng)時(shí)間來將蓄電池充足電來決定光伏組件的功率。一般組件太陽(yáng)能電池片的面積大小決定功率大小，相同太陽(yáng)片面積，效率高的可輸出更大功率。下表是某廠家的多晶硅太陽(yáng)能電池片技術(shù)規(guī)格：（2.6）光伏板容量設(shè)計(jì)還應(yīng)注意：系統(tǒng)組件的效率比單個(gè)組件要低2-3%。必須考慮運(yùn)行幾年后的光伏板轉(zhuǎn)換效率衰退問題，一般取98%為有效值考慮灰塵對(duì)光伏板發(fā)電效率的影響，尤其是在西北多灰塵地區(qū)，可以根據(jù)當(dāng)?shù)厍闆r取5-10%的發(fā)電損失廠家標(biāo)稱光伏板功率都是指實(shí)驗(yàn)室理想光照下的峰值發(fā)電功率，在實(shí)際使用中，根本無法達(dá)到，一般實(shí)際發(fā)電功率取標(biāo)稱功率70-80%。對(duì)于選用不帶MPPT功能的控制器，因?yàn)楣夥宀荒芄ぷ髟谧畲蠊ぷ鼽c(diǎn)，發(fā)電效率也要損失5%左右。綜合以上幾點(diǎn)，取損失的低端，累加損失在34%左右，以上幾點(diǎn)在設(shè)計(jì)時(shí)若不加于考慮，往往會(huì)造成所選擇太陽(yáng)能電池板功率不足，造成蓄電池長(zhǎng)期充電不足，非常容易導(dǎo)致蓄電池壽命大大縮短?？刂破鳎翰还芟到y(tǒng)大小，離網(wǎng)光伏系統(tǒng)都離不開控制器，控制器的主要作用是：一是控制光伏板對(duì)蓄電池的充電，避免過充電。二是控制蓄電池對(duì)負(fù)載的放電，避免蓄電池過渡放電。這是最基本的功能，其他都是附加功能。目前市場(chǎng)上的離網(wǎng)光伏控制器可以分為兩大類，帶MPPT功能和不帶MPPT功能。市場(chǎng)上某進(jìn)口知名品牌的帶MPPT功能控制器如下圖：圖中可以看出，電路采用具有MPPT控制功能的BUCK電路，當(dāng)電池選用48V系統(tǒng)時(shí)，太陽(yáng)能電池板的開路電壓范圍可以達(dá)到150VDC，在一個(gè)較寬的電壓范圍內(nèi)，都可以讓太陽(yáng)能電池板工作在MPPT狀態(tài)，最大限度的發(fā)揮其發(fā)電功率。但是此控制器最多只能稱是帶MPPT的充電器，因?yàn)槠洳痪邆鋵?duì)電池的放電管理，電池可能面臨過放電的危險(xiǎn)。而且目前帶MPPT的控制器價(jià)格昂貴，尤其是系統(tǒng)功率在10KW以上時(shí)，基本不用帶MPPT功能的控制器。BUCK電路BUCK電路MPPT控制電路顯示及通信太陽(yáng)能電池板最大開路電壓150VDC48VDC電池組監(jiān)控通信帶MPPT的太陽(yáng)能控制器不帶MPPT功能的控制器原理框圖如下：控制電路控制電路顯示及通信監(jiān)控發(fā)電機(jī)K1D1J1J2太陽(yáng)能電池板負(fù)載電池組典型光伏離網(wǎng)控制器原理框圖當(dāng)蓄電池充電到設(shè)定電壓，K1斷開，電池對(duì)負(fù)載放電一小會(huì)兒后，K1再接通，太陽(yáng)能電池板再對(duì)電池充電，因?yàn)镵1需要頻繁閉合，一般選用低內(nèi)阻的MOSFT管。也有廠家選用繼電器的，壽命存在較大隱患。D1用于無日照時(shí)，避免蓄電池對(duì)太陽(yáng)能電池板方向放電。J1是一旦K1擊穿時(shí)，可以斷開，起到對(duì)電池的保護(hù)！J2是對(duì)電池的放電進(jìn)行保護(hù)，當(dāng)電池電壓低于設(shè)定值時(shí)斷開。另外設(shè)計(jì)比較好的控制器一般都具有完善的監(jiān)控接口，部分還具有發(fā)電機(jī)控制功能。另外，若應(yīng)用在通信系統(tǒng)，一般要選擇正極接地方式，而且對(duì)負(fù)載一般要設(shè)計(jì)有二次下電功能，當(dāng)電池放電到一定程度時(shí)，可以先將次要負(fù)載斷開，繼續(xù)對(duì)重要負(fù)載保持供電到保護(hù)點(diǎn)，J2斷開了保護(hù)。因?yàn)樾铍姵氐姆烹娚疃葘?duì)循環(huán)使用壽命影響很大，因此，電池欠壓保護(hù)點(diǎn)的設(shè)置就非常關(guān)鍵。不少的控制器保護(hù)點(diǎn)是固定，或者是可以人為調(diào)整，但是電池的保護(hù)點(diǎn)一點(diǎn)設(shè)定死后，隨著負(fù)載電流的減小，放電深度必然加深，好的控制器應(yīng)該能根據(jù)實(shí)際的電池安裝容量和負(fù)載電流大小，自動(dòng)調(diào)整保護(hù)電壓點(diǎn)，將放電深度控制在設(shè)計(jì)范圍。另外，不少的控制器其電源單純?nèi)∽孕铍姵?，一旦蓄電池在最惡劣的情況下，被完全放電，此時(shí)，及時(shí)太陽(yáng)能電池板能正常發(fā)電，也無法啟動(dòng)控制器對(duì)蓄電池進(jìn)行充電，因此一般要求控制器的電源板取電需要來自蓄電池和光伏板。蓄電池：蓄電池在離網(wǎng)光伏系統(tǒng)中主要起到能量?jī)?chǔ)存和能量穩(wěn)定的作用。離網(wǎng)光伏系統(tǒng)中，最容易失效的主要部分應(yīng)該就是電池，而電池的投資一般和PV板差不多，一旦電池達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命，損失就非常大。目前比較適合在光伏離網(wǎng)系統(tǒng)應(yīng)用的電池，一般是免維護(hù)鉛酸電池，具有較高的綜合性價(jià)比，常規(guī)的免維護(hù)鉛酸電池設(shè)計(jì)壽命為3-5年，但是在實(shí)際應(yīng)用中往往達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命，主要因素有以下幾點(diǎn)：循環(huán)壽命：所有的鉛酸蓄電池廠家所給的電池壽命一般有循環(huán)壽命和浮充壽命，以下是湯淺電池NP系列的循環(huán)使用壽命和浮充使用壽命曲線圖。湯淺NP系列循環(huán)壽命曲線湯淺NP系列浮充壽命曲線光伏離網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)，一般需要在白天利用光伏板對(duì)電池進(jìn)行充電，晚上則靠蓄電池儲(chǔ)存的能量對(duì)負(fù)載進(jìn)行放電，這樣的應(yīng)用顯然不適合浮充使用壽命曲線，而是要采用循環(huán)使用壽命曲線來分析。從循環(huán)使用壽命曲線圖可以看出，在環(huán)境溫度理想的情況下，當(dāng)放電深度50%是，循環(huán)次數(shù)可以達(dá)到400次以上，而100%深度放電，則只有不足200次，為降低系統(tǒng)造價(jià)，電池的放電深度不可能取的太小，否則蓄電池的容量要非常大，經(jīng)濟(jì)上不劃算，根據(jù)應(yīng)用場(chǎng)合不同，是否配置備用發(fā)電機(jī)或者采用風(fēng)力發(fā)電補(bǔ)充等，對(duì)放電深度的取值往往不同！常規(guī)取50-70%左右的放電深度，可以在容量投入和使用壽命之間折中。當(dāng)取放電深度為70%時(shí)，循環(huán)壽命為300次左右，50%深度則有400多次。這還是理想的狀況，以下情況不考慮好會(huì)再縮短使用壽命：環(huán)境溫度：光伏離網(wǎng)應(yīng)用，有相當(dāng)多是在戶外，或者無空調(diào)的場(chǎng)合，溫度范圍很大，低溫主要影響可放電容量，高溫則對(duì)壽命有非常大的影響，下圖是湯淺NP系列的溫度與浮充壽命關(guān)系圖：湯淺NP系列電池溫度與浮充壽命關(guān)系圖上圖可以看出，當(dāng)環(huán)境溫度高于25°C時(shí)，電池的使用壽命大幅下降，而離網(wǎng)光伏系統(tǒng)的電池在夏季，溫度常常在30°C以上，部分在太陽(yáng)直曬的地方，可能達(dá)到50°C以上，導(dǎo)致電池壽命遠(yuǎn)達(dá)不到設(shè)計(jì)壽命。因此在戶外應(yīng)用時(shí)，建議將電池埋在地下，是在不行，也避免太陽(yáng)直曬電池，最好在電池箱上做簡(jiǎn)單的遮陽(yáng)罩，盡可能的降低電池溫度。高溫對(duì)電池壽命有很大影響，低溫則嚴(yán)重的影響電池的放電能力，常規(guī)的密閉式鉛酸電池的工作溫度下限一般在-10℃左右，低于此溫度，電池的可放電容量一般就縮減的很厲害。低于-25℃左右，容量基本就放不出來。電池廠家所給的參數(shù)都是指針對(duì)單節(jié)電池的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，當(dāng)實(shí)際使用時(shí)多結(jié)電池串聯(lián)時(shí)，隨著循環(huán)次數(shù)的增加，電池間的差異必然加大，電池組的實(shí)際使用循環(huán)次數(shù)要少于單節(jié)電池的次數(shù)，串聯(lián)的電池越多，可用循環(huán)次數(shù)越少，目前尚無準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，只能是根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估算。充電電壓：因此光伏離網(wǎng)系統(tǒng)，電池必然處于循環(huán)應(yīng)用下，蓄電池組的充電電壓設(shè)置就非常關(guān)鍵，因?yàn)榘滋旃夥逵行Оl(fā)電時(shí)間一般只有4-5小時(shí)，電池必須在這么短的時(shí)間內(nèi)將晚上放出的能量補(bǔ)回來，因此充電電壓一般要按均充電壓來設(shè)置，即每單體電池2.35-2.45V（不同電池廠家有所不同），原則是，晚上的放電深度越深，均充電壓就設(shè)置越高。溫度補(bǔ)償：因?yàn)楣夥x網(wǎng)應(yīng)用，電池不少處于戶外環(huán)境，冬夏季溫度變化非常大，要求控制器必須具備溫度補(bǔ)償功能，電池廠家一般會(huì)給出補(bǔ)償曲線，下圖為湯淺NP系列充電電壓與溫度關(guān)系圖。從圖中可以看出，隨著環(huán)境溫度的提高，充電電壓要適當(dāng)下調(diào)。一般是以25℃為中心，溫度增加1℃，充電電壓每單體下調(diào)5mV.?？刂破鞑痪邆浯斯δ?/p>