儲(chǔ)能電池是太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)不可缺少存儲(chǔ)能電能部件，其重要功能是存儲(chǔ)光伏發(fā)電系統(tǒng)的電能，并在日照量不足，夜間以及應(yīng)急狀態(tài)下為負(fù)載供電。常用的儲(chǔ)能電池有鉛酸蓄電池，堿性蓄電池，鋰離子電池，超級(jí)電容，它們分別應(yīng)用于不同場(chǎng)合或者產(chǎn)品中，目前應(yīng)用最廣是鉛酸蓄電池，從19世紀(jì)50年代)開發(fā)出來(lái)至今，已經(jīng)有160余年的歷史，目前衍生出來(lái)很多種類，如富液鉛酸電池、閥控密封鉛酸電池、膠體電池，鉛碳電池等。發(fā)展最快的是鋰離子電池，目前重要有磷酸鐵鋰離子電池和三元鋰離子電池(鎳鈷錳酸鋰LiNiCoMn)。

1、鉛酸蓄電池工作原理，基本結(jié)構(gòu)

鉛酸電池是用鉛和二氧化鉛作為電池負(fù)極和正極活性物質(zhì)，以稀硫酸為電解質(zhì)的化學(xué)儲(chǔ)能裝置，具有電能轉(zhuǎn)換效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、端電壓高、安全性強(qiáng)、性價(jià)比高、安裝維護(hù)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，目前是各類儲(chǔ)能、應(yīng)急供電、啟動(dòng)裝置中首選的化學(xué)電源。鉛酸電池的重要構(gòu)成包括：

圖1鉛酸蓄電池重要部件示意圖

1)極板：正負(fù)極板均是以特殊的合金板柵涂敷上活性物質(zhì)所得，極板在充放電時(shí)存儲(chǔ)和釋放能量，確保電池的容量和性能可靠;

2)隔板：是置放于電池正負(fù)極中間的一個(gè)隔離介質(zhì)，防止電池正負(fù)極直接接觸而短路的裝置，不同類型的鉛酸電池隔板材質(zhì)不同，閥控類電池重要以AGM、PE、PVC為主;

3)電解液：鉛酸電池的電解液是用蒸餾水配制的稀硫酸，電解液在充放電時(shí)起到在正負(fù)極間傳輸離子的用途，因而電解液必須要沒(méi)有雜質(zhì);

4)容器(電池殼蓋)：電池包覆的容器，電解液和極板均在容器內(nèi)，重要起支撐用途，同時(shí)防止內(nèi)部物質(zhì)外溢，外部物質(zhì)進(jìn)入內(nèi)部結(jié)構(gòu)污染電池。

2、鉛酸蓄電池的種類

鉛酸電池的工作原理就是通過(guò)電化學(xué)反應(yīng)，電能和化學(xué)能之間相互轉(zhuǎn)化，電極重要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。英語(yǔ)：Lead-acidbattery。放電狀態(tài)下，正極重要成分為二氧化鉛，負(fù)極重要成分為鉛;充電狀態(tài)下，正負(fù)極的重要成分均為硫酸鉛。種類較多，應(yīng)用在光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)中，比較多的有三種，富液型鉛酸蓄電池(FLA，floodedlead-acid)，閥控式密封鉛酸蓄電池VRLA(Valve-RegulatedLeadAcidBattery)，鉛碳蓄電池等等。

2.1、富液型鉛酸蓄電池：

鉛酸電池的電解液中的硫酸直接參與電池充放電反應(yīng)過(guò)程，傳統(tǒng)鉛酸電池中，電池槽內(nèi)除去極板、隔板及其他固體組裝部件的剩余空間完全充滿硫酸電解

液，電解液處于富余過(guò)量狀態(tài)，故被稱為富液式電池，電池極板完全浸泡在硫酸電解液中。富液式蓄電池頂部有一個(gè)能夠通氣而又能夠阻擋液體濺出的蓋子，在使用過(guò)程中由于水分的蒸發(fā)和分解損失，要定期將蓋子打開補(bǔ)加蒸餾水及調(diào)整電解液密度，所以習(xí)慣上被稱為開口式蓄電池。

富液型鉛酸蓄電池特點(diǎn)是價(jià)格便宜，壽命長(zhǎng)，缺點(diǎn)是要經(jīng)常維護(hù)。

2.2、閥控式密封鉛酸蓄電池，又稱免維護(hù)電池，分為AGM密封蓄電池和GEL膠體密封蓄電池兩種。

AGM型電池使用純的硫酸水溶液作電解液，大部分存在于玻璃纖維膜之中，同時(shí)極板內(nèi)部吸有一部分電解液外。AGM式密封蓄電池電解液量少，極板的厚度較厚，活性物質(zhì)利用率低于開口式電池，因而電池的放電容量比開口式電池要低10%左右。與當(dāng)今的膠體密封電池相比，其放電容量要小一些。與富液型相同規(guī)格蓄電池相比，價(jià)格較高，具有以下優(yōu)點(diǎn)：1.循環(huán)充電能力比鉛鈣蓄電池高3倍，具有更長(zhǎng)的使用壽命。2.在整個(gè)使用壽命周期內(nèi)具有更高的電容量穩(wěn)定性。3.低溫性能更可靠。4.降低事故風(fēng)險(xiǎn)，減少環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)(由于酸液100%密封裝)5.維護(hù)很簡(jiǎn)單，減少深度放電。

膠體密封蓄電池(即GEL型電池)，膠體鉛酸蓄電池是對(duì)液態(tài)電解質(zhì)的普通鉛酸蓄電池的改進(jìn)，用膠體電解液代換了硫酸電解液，在安全性、蓄電量、放電性能和使用壽命等方面較普通電池有所改善。其電解液是由硅溶膠和硫酸配成的，硫酸溶液的濃度比AGM式電池要低，電解液的量比AGM式電池要多，跟富液式電池相當(dāng)。這種電解質(zhì)以膠體狀態(tài)存在，充滿在隔膜中及正負(fù)極之間，硫酸電解液由凝膠包圍著，不會(huì)流出電池。其優(yōu)點(diǎn)如下：GEL型膠體電池是電解質(zhì)凝膠后沒(méi)有游離電液，漏酸的機(jī)率比前一種電池小得多;其灌注量比稀硫酸多，失水少，所以膠體電池不會(huì)因失水造成失效;膠體的灌入新增了隔板的強(qiáng)度，保護(hù)了極板，彌補(bǔ)了隔板遇酸收縮的缺陷，使裝配壓力不明顯降低是其具有延長(zhǎng)電池壽命的原因之一;膠體填充了隔板與極板之間的空隙，降低了電池的內(nèi)阻，充電接受能力可因此而改善。所以膠體電池的過(guò)放電，恢復(fù)能力和低溫充放性能都比AGM型電池優(yōu)越。

膠體蓄電池優(yōu)異特性

1、可以明顯延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命。2、體鉛酸蓄電池的自放電性能好，在同樣的硫酸純度和水質(zhì)情況下，蓄電池的存放時(shí)間可以延長(zhǎng)2倍以上。3、膠體鉛酸蓄電池在嚴(yán)重缺電的情況下，抗硫化性能很明顯。4、膠體鉛酸蓄電池在嚴(yán)重放電情況下的恢復(fù)能力強(qiáng)。5、膠體鉛酸蓄電池抗過(guò)充能力強(qiáng)。6、膠體鉛酸蓄電池后期放電性能好。

2.3、鉛碳電池

鉛炭電池是一種電容型鉛酸電池，是從傳統(tǒng)的鉛酸電池演進(jìn)出來(lái)的技術(shù)，它是在鉛酸電池的負(fù)極中加入了活性炭，能夠顯著提高鉛酸電池的壽命。

鉛碳電池是一種新型的超級(jí)電池，是將鉛酸電池和超級(jí)電容器兩者合一:既發(fā)揮了超級(jí)電容瞬間大容量充電的優(yōu)點(diǎn)，也發(fā)揮了鉛酸電池的比能量?jī)?yōu)勢(shì)，且擁有非常好的充放電性能。而且由于加了碳(石墨烯)，阻止了負(fù)極硫酸鹽化現(xiàn)象，改善了過(guò)去電池失效的一個(gè)因素，更延長(zhǎng)了電池壽命。鉛炭電池的度電成本可低至0.5元/kWh，在規(guī)模化生產(chǎn)的基礎(chǔ)上，鉛炭電池甚至有望將度電成本降至0.4元以下。

鉛炭電池是鉛酸蓄電池領(lǐng)域最先進(jìn)的技術(shù)，也是國(guó)際新能源儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展重點(diǎn)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。儲(chǔ)能電池技術(shù)是制約新能源儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。光伏電站儲(chǔ)能、風(fēng)電儲(chǔ)能和電網(wǎng)調(diào)峰等儲(chǔ)能領(lǐng)域，要求電池具有功率密度較大，循環(huán)壽命長(zhǎng)和價(jià)格較低等特點(diǎn)。

3、鉛酸蓄電池組管理

鉛酸蓄電池一般采用三段式充電模式：

第一階段快充，恒流充電階段，以充電器最大的輸出電流對(duì)電池快速充電，充電時(shí)間取決于電池容量和開始充電時(shí)電池狀態(tài)。第二階段均充，恒壓充電階段，充電器充電電壓保持恒定，充入電量繼續(xù)新增，電池電壓緩慢上升，充電電流下降;.第三階段浮充模式，蓄電池基本充滿，充電電流下降到低于浮充轉(zhuǎn)換電流，充電電壓降低到浮充電壓。

●充電電流

電池充電電流一般以電池容量C的倍數(shù)來(lái)表示，舉例來(lái)講，假如電池容量C=100Ah，充電電流為0.1C則為0.1×100=10A。鉛酸免維護(hù)電池的最佳充電電流為0.1C左右，充電電流不能大于0.3C。充電電流過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響電池的使用壽命.

●充電電壓

額定電壓為2V的單體電池，一般浮充電壓設(shè)置為2.2-2.3V。均充電壓設(shè)置為2.3-2.5V，假如充電電壓過(guò)高，電池易失水，發(fā)熱變形，反之會(huì)使電池充電不足，充電電壓異常，可能由充電器配置錯(cuò)誤引起，或因充電器故障造成。

●放電深度DODdepthofdischarge

在電池使用過(guò)程中，電池放出的容量占其額定容量的百分比稱為放電深度(depthofdischarge，DOD)。放電深度的高低電池壽命有很深的關(guān)系，放電深度越深，其充電壽命就越短，因此在使用時(shí)應(yīng)盡量防止深度放電。蓄電池放電深度在10%～30%上下為淺循環(huán)放電;放電深度在40%～70%上下為中等循環(huán)放電;放電深度在80%～90%上下的為深循環(huán)放電。

一般來(lái)說(shuō)，蓄電池長(zhǎng)期運(yùn)行的每日放電深度越深，蓄電池壽命越短，放電深度越淺，蓄電池壽命越長(zhǎng)。淺循環(huán)放電有利于延長(zhǎng)蓄電池壽命。蓄電池淺循環(huán)運(yùn)行，有兩個(gè)明顯的優(yōu)點(diǎn)：第一，蓄電池一般有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命;第二，蓄電池經(jīng)常保有較多的備用安時(shí)容量，使光伏系統(tǒng)的供電保證率更高。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，較為適中的放電深度是60%到70%。

●蓄電池的檢查

蓄電池都有自放電現(xiàn)象，假如長(zhǎng)期放置不用，會(huì)使能量損失掉，因此需定期進(jìn)行充放電。工程技術(shù)人員可以通過(guò)測(cè)量電池開路電壓來(lái)判斷電池的好壞，以12V電池為例，若開路電壓高于12.5V，則表示電池儲(chǔ)能還有80%以上，若開路電壓低于12V，則表示電池儲(chǔ)能不到30%，電池已處于彈盡糧絕的地步。免維護(hù)電池由于采用吸收式電解液系統(tǒng)，在正常使用時(shí)不會(huì)出現(xiàn)任何氣體，此時(shí)電池內(nèi)壓就會(huì)增大，會(huì)將電池上方的壓力閥頂開，嚴(yán)重的會(huì)使電池鼓脹、變形、漏夜甚至破裂，這些現(xiàn)象都可以從外觀上判斷出來(lái)，假如發(fā)現(xiàn)上述情況應(yīng)立即更換電池。

●電池安裝

電池應(yīng)盡可能安裝在清潔、陰涼、通風(fēng)、干燥的地方，并要防止受到陽(yáng)光、加熱器或其他輻射熱源的影響。電池應(yīng)立正放置，不可傾斜角度。每個(gè)電池之間端子的連接要牢固。

●環(huán)境溫度

環(huán)境溫度對(duì)電池的影響較大。環(huán)境溫度過(guò)高，會(huì)使電池過(guò)充出現(xiàn)氣體;環(huán)境溫度過(guò)低，則會(huì)使電池充電不足著都會(huì)影響電池的使用壽命。因此環(huán)境溫度在25℃左右最好。

●定期保養(yǎng)

電池在使用一按時(shí)間后應(yīng)進(jìn)行定期檢查，如觀察其外觀是否異常、測(cè)量各電池的電壓是否平均等。假如長(zhǎng)期不停電，電池會(huì)一直處于充電狀態(tài)，這樣會(huì)使電池的活性變差，因此即使不停電，也要定期進(jìn)行放電試驗(yàn)，以便使電池保持活性。放電試驗(yàn)一般可三個(gè)月進(jìn)行一次，做法是逆變器帶載，最好在50%以上，放電持續(xù)時(shí)間視電池容量而定，一般為幾分鐘至幾十分鐘。