蓄电池储能系统在光伏发电中的应用与发展

应用于光伏系统中的蓄电池的工作条件和蓄电池应用在其他场合的工作条件不同，其主要区别可以概括为：①充电率非常小；②放电率非常小；③由于受到自然资源的限制，蓄电池只有在有日照时才能充电，即蓄电池的充电时间受到限制；④不能按给定的充电规律对蓄电池进行充电。

光伏发电系统中用到的蓄电池，既有铅酸蓄电池和碱性蓄电池等常规的蓄电池，也有锂电池、燃料蓄电池等新型储能装置。本节主要介绍铅酸蓄电池和碱性蓄电池。

截至2000年，国内还没有用于光伏发电系统的专用蓄电池，而是使用常规的铅酸蓄电池。其主要类型有：①固定式铅酸电池，多应用于大型光伏电站和通信系统，使用时需要经常维护；②工业型密封蓄电池，主要用于通信、军事等工业光伏系统，它不需维护，便于安装，但是价格较贵，寿命较短；③小型密封蓄电池，大多数为6V、12V组合电池，其使用寿命更短，价格更贵，常用于户用光伏系统；④汽车、摩托车起动用电池，其价格最便宜，但寿命最短，安装麻烦，需加水和经常维护，而且有酸雾污染。铅酸蓄电池造价低、使用简单、维修方便、原材料丰富、能够实现大规模生产，从而获得了大量使用。其不足之处为体积较大，效率受环境温度影响较大，且铅为有毒物质，有一定的危险性。目前，光伏发电系统中所使用的蓄电池仍以铅酸蓄电池为主。其中VRLA蓄电池是发展得非常成熟的产品，其整体采用密封结构，不存在普通铅酸蓄电池的气胀、电解液渗漏等现象，使用安全可靠、寿命长，且正常运行时无需对电解液检测和调酸加水，故又称免维护蓄电池。(www.xing528.com)

一般地，以KOH、NaOH水溶液为电解质的蓄电池称为碱性蓄电池，包括铁镍蓄电池、镉镍蓄电池、氢镍蓄电池、氢化物镍以及锌银蓄电池等。常用的镉镍碱性蓄电池由氢氧化镍正极板、镉负极板和隔膜等组成。电解液为氢氧化钾水溶液加之适量的氢氧化锂。碱性蓄电池能量密度高、体积小，但价格高、效率不高。典型的碱性蓄电池有镍氢蓄电池，其具有较好的充放电特性，使用寿命较长。镍氢蓄电池中，不采用价格很昂贵的有毒物质金属镉，所以镍氢蓄电池生产、使用以及废弃后，不会污染环境。镍氢蓄电池无记忆效应，可随时充电，而且充电前不需要先放空电，使用非常方便。所以该蓄电池为光伏发电系统中优先推荐的蓄电池种类。

当今国内外在光伏系统中主要使用的蓄电池有开口铅酸蓄电池，阀控铅酸蓄电池，镍钙蓄电池、镍氢蓄电池、镉镍蓄电池。在这三大类电池中，开口铅酸蓄电池由于在其使用过程中存在水的易挥发、易泄漏比容量低等缺点，而镍钙、镍氢蓄电池容量虽大，但价格昂贵，免维护蓄电池（VRLA）由于其容量大、价格低、自放电率低、结构紧凑、不存在锡镍蓄电池的“记忆效应”、寿命长、基本免维护等优越性，对于无人值守或缺少技术人员的偏远地区使用特有利，因而在独立光伏系统中大量应用。