蓄电池与负载的匹配策略

蓄电池的容量对保证连续供电是很重要的，一年内太阳能电池组件和风力发电机发电量各月份有很大差别。当处在太阳能电池组件与风力发电机的发电量互补不能满足用电需要的月份，要靠蓄电池的电能给以补足，在发电量超过用电需要的月份，是靠蓄电池将多余的电能储存起来。所以通过检测风光互补发电量的不足和过剩值，是确定蓄电池容量的依据之一。同样，在连续阴雨天和连续风力低于风力发电机启动风速差值期间的负载用电也必须从蓄电池取得。所以，这期间的耗电量也是确定蓄电池容量的因素之一。蓄电池的容量由下列因素决定。

1）蓄电池单独工作天数。在特殊气候条件下，蓄电池允许放电达到蓄电池所剩容量占正常额定容量的20%。

2）蓄电池每天放电量。对于风光互补LED路灯，日放电周期深度可限制在蓄电池所剩容量占额定容量的80%。

3）蓄电池要有足够的容量，以保证不会因过充电所造成蓄电池失水。一般在选择蓄电池容量时，只要蓄电池容量大于太阳能电池组件、风力发电机发电峰值电流和的25倍，则蓄电池在充电时就不会造成失水。

4）蓄电池自放电率。随着蓄电池使用时间的增长及蓄电池温度的升高，自放电率会增加。对于新的蓄电池自放电率通常小于额定容量的5%，但对于旧的或质量不好的蓄电池，自放电率可增至10%～15%。

与风光互补LED路灯配套的蓄电池选型设计包括蓄电池容量的设计计算和蓄电池组的串并联设计，计算蓄电池容量的基本步骤有以下几方面。

1）将每天负载需要的用电量乘以根据实际情况确定的自给天数可以得到初步的蓄电池容量。

2）将计算得到的蓄电池容量除以蓄电池的允许最大放电深度（因为不能让蓄电池在自给天数中完全放电，所以需要除以最大放电深度）得到所需要的蓄电池容量。最大放电深度的选择需要参考所选用的蓄电池性能参数，可以从蓄电池供应商得到详细的有关该蓄电池最大放电深度的资料。

通常情况下，如果使用的是深循环型蓄电池，推荐使用80%放电深度（DOD）；如果使用的是浅循环型蓄电池，推荐选用使用50%放电深度（DOD）。(www.xing528.com)

蓄电池的容量不是一成不变的，蓄电池的容量与两个重要因素相关：蓄电池的放电率和环境温度。在设计中，首先考虑放电率对蓄电池容量的影响。蓄电池的容量随着放电率的改变而改变，随着放电率的降低，蓄电池的容量会相应增加，这样就会对容量设计产生影响。在风光互补LED路灯设计时要为所设计的系统选择在适当放电率下的蓄电池容量。通常，生产厂家提供的蓄电池额定容量是在10h放电率下的蓄电池容量。但是在风光互补LED路灯中，因为蓄电池中存储的能量主要是为了自给天数中的负载需要，蓄电池放电率通常较慢，风光互补LED路灯中蓄电池典型的放电率为100～200h。根据蓄电池生产商提供的该型号蓄电池在不同放电速率下的蓄电池容量，就可以对蓄电池的容量进行修正。

蓄电池的容量还会随着蓄电池温度的变化而变化，当蓄电池温度下降时，蓄电池的容量会下降。通常，铅酸蓄电池的容量是在25℃时标定的。随着温度的降低，0℃时的容量大约下降到额定容量的90%，而在-20℃的时候大约下降到额定容量的80%，所以必须考虑环境湿度对蓄电池容量的影响。

如果风光互补LED路灯安装地点的气温很低，这就意味着按照额定容量设计的蓄电池容量在该地区的实际使用容量会降低，也就是无法满足系统负载的用电需求。在实际工作的情况下就会导致蓄电池的过放电，缩短蓄电池的使用寿命，增加维护成本。这样，设计时需要的蓄电池容量就要比根据标准情况（25℃）下蓄电池参数计算出来的容量要大，只有选择安装相对于25℃时计算容量多的容量，才能够保证蓄电池在温度低于25℃的情况下，还能完全提供所需的能量。

蓄电池生产商一般会提供相关的蓄电池温度一容量修正曲线，在该曲线上可以查到对应温度的蓄电池容量修正系数，除以蓄电池容量修正系数就能对上述的蓄电池容量初步计算结果加以修正。

因为低温的影响，在蓄电池容量设计上还必须要考虑的一个因素就是修正蓄电池的最大放电深度以防止蓄电池在低温下凝固失效，造成蓄电池的永久损坏。铅酸蓄电池中的电解液在低温下可能会凝固，随着蓄电池的放电，蓄电池中不断生成的水稀释电解液，导致蓄电池电解液的凝结点不断上升，直到纯水的0℃。在寒冷的气候条件下，如果蓄电池放电过多，随着电解液凝结点的上升，电解液就可能凝结，从而损坏蓄电池。即使系统中使用的是深循环工业用蓄电池，其最大的放电深度也不要超过80%。

在设计中选用的蓄电池要适合风光互补LED路灯所在地区的最低平均温度，然后从蓄电池生产商提供的最大放电深度与蓄电池温度关系曲线上找到该地区使用蓄电池的最大允许放电深度。

通常，只是在温度低于-8℃时才考虑进行校正。

一般而言，浅循环蓄型电池的最大允许放电深度为50%，而深循环蓄电池的最大允许放电深度为80%。如果在严寒地区，就要考虑到低温防冻问题对此进行必要的修正。设计时可以适当地减小蓄电池的最大允许放电深度以增大蓄电池的容量，延长蓄电池的使用寿命。例如，如果使用深循环蓄电池，在设计时，将使用的蓄电池容量最大可将百分比定为60%而不是80%，这样既可以延长蓄电池的使用寿命，减少蓄电池系统的维护费用，同时又使系统初始成本不会有太大的改变。