光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池容量設(shè)計(jì)案例圖文說(shuō)明

光伏發(fā)電系統(tǒng)蓄電池容量設(shè)計(jì)案例圖文說(shuō)明蓄電池的設(shè)計(jì)主要包括蓄電池容量的設(shè)計(jì)計(jì)算和蓄電池組串并聯(lián)組合的設(shè)計(jì)。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，大部分使用的都是鉛酸蓄電池，主要是考慮到技術(shù)成熟和成本等因素，因此下面介紹的設(shè)計(jì)和計(jì)算方法也主要以鉛酸蓄電池為主。一、基本的計(jì)算方法先將負(fù)載每天需要的用電量乘以根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀筚Y料或?qū)嶋H情況確定的連續(xù)陰雨天數(shù)就可以得到初步的蓄電池容量。然后將得到的蓄電池容量數(shù)除以蓄電池容許的最大放電深度系數(shù)。由于鉛酸蓄電池的特性，在確定連續(xù)陰雨天內(nèi)絕對(duì)不能100%的放電而把電用光，否則蓄電池會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)壽終正寢，大大縮短使用壽命。因此需要除以最大放電深度系數(shù)得到所需要的蓄電池容量。最大放電深度的選擇需要參考蓄電池生產(chǎn)廠家提供的性能參數(shù)資料。一般情況下，淺循環(huán)型蓄電池選用50%的放電深度，深循環(huán)型蓄電池選用75%的放電深度。計(jì)算蓄電池容量的基本公式為：蓄電池容量(Ah)=負(fù)載日平均用電量(Ah)蓄電池容量(Ah)=、相關(guān)因素的考慮面的計(jì)算公式只是對(duì)蓄電池容量的基本估算方法，在實(shí)際應(yīng)用中還有一些性能參數(shù)會(huì)對(duì)蓄電池的容量和使用壽命產(chǎn)生影響，其中主要的兩個(gè)因素是蓄電池的放電率和使用環(huán)境溫度。1.放電率對(duì)蓄電池容量的影響。在此先對(duì)蓄電池的放電率概念作個(gè)簡(jiǎn)單回顧。所謂放電率也就是放電時(shí)間和放電電流與蓄電池容量的比率，一般分為20小時(shí)率(20h)、10小時(shí)率(10h)、5小時(shí)率(5h)、3小時(shí)率(3h)、l小時(shí)率(山)、0.5小時(shí)率(0.5h)等。大電流放電時(shí)，放電時(shí)間短，蓄電池容量會(huì)比標(biāo)稱(chēng)容量縮水；小電流放電，放電時(shí)間長(zhǎng)，實(shí)際放電容量會(huì)比標(biāo)稱(chēng)容量增加。比如，容量100Ah的蓄電池用2A的電流放電能放50小時(shí)，但要用50A電流放電就肯定放不了2個(gè)小時(shí)。實(shí)際容量就不夠100Ah了。蓄電池的容量隨著放電率的改變而改變，這樣就會(huì)對(duì)容量設(shè)計(jì)產(chǎn)生影響。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)載放電電流大時(shí)，蓄電池的實(shí)際容量會(huì)比設(shè)計(jì)容量小，會(huì)造成系統(tǒng)供電量不足；而系統(tǒng)負(fù)載工作電流小時(shí)，蓄電池的實(shí)際容量就會(huì)比設(shè)計(jì)容量大，會(huì)造成系統(tǒng)成本的無(wú)謂增加。特別是在光伏發(fā)電系統(tǒng)中應(yīng)用的蓄電池，放電率一般都較慢，差不多都在50小時(shí)率以上，而生產(chǎn)廠家提供的蓄電池標(biāo)稱(chēng)容量是10h放電率下的容量。因此在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到光伏系統(tǒng)中蓄電池放電率對(duì)容量的

影響因素，并計(jì)算光伏系統(tǒng)的實(shí)際平均放電率，根據(jù)生產(chǎn)廠家提供的該型號(hào)蓄電池在不同放電速率下的容量，就可以對(duì)蓄電池的容量進(jìn)行校對(duì)和修正。當(dāng)手頭沒(méi)有詳細(xì)的容量一放電速率資料時(shí)，也可對(duì)慢放電率50?200h（小時(shí)率）光伏系統(tǒng)蓄電池的容量進(jìn)行估算，一般相對(duì)應(yīng)的比蓄電池的標(biāo)準(zhǔn)容量提高5%?20%，相應(yīng)的放電率修正系數(shù)為0.95?0.8。光伏系統(tǒng)的平均放電率計(jì)算公式為：平均放電率（h平均放電率（h）=負(fù)載工作時(shí)間x連續(xù)陰雨天數(shù)最大放電深度對(duì)于有多路不同負(fù)載的光伏系統(tǒng)，負(fù)載工作時(shí)間需要用加權(quán)平均法進(jìn)行計(jì)算，加權(quán)平均負(fù)載工作時(shí)間的計(jì)算方法為：負(fù)載工作時(shí)間=負(fù)載工作時(shí)間=工負(fù)載功率x負(fù)載工作時(shí)間

工負(fù)載功率據(jù)上面兩個(gè)公式就可以計(jì)算出光伏系統(tǒng)的實(shí)際平均放電率，根據(jù)蓄電池生產(chǎn)廠商提供的該型號(hào)蓄電池在不同放電速率下的蓄電池容量，就可以對(duì)蓄電池的容量進(jìn)行修正。2.環(huán)境溫度對(duì)蓄電池容量的影響。蓄電池的容量會(huì)隨著蓄電池溫度的變化而變化，當(dāng)蓄電池的溫度下降時(shí)，蓄電池的容量會(huì)下降，溫度低于零度以下時(shí)，蓄電池容量會(huì)急劇下降溫度升高時(shí)，蓄電池容量略有升高。蓄電池溫度與放電容量關(guān)系曲線圖如圖7-7所示。蓄電池的標(biāo)稱(chēng)容量一般都是在環(huán)境溫度25r時(shí)標(biāo)定的，隨著溫度的降低，0°C時(shí)的容量大約下降到標(biāo)稱(chēng)容量的95%?90%,-10C時(shí)大約下降到標(biāo)稱(chēng)容量的90%?80%,-20C時(shí)大約下降到標(biāo)稱(chēng)容量的80%—70%，所以必須考慮蓄電池的使用環(huán)境溫度對(duì)其容量的影響。當(dāng)最低氣溫過(guò)低時(shí)，還要對(duì)蓄電池采取相應(yīng)的保溫措施，如地埋、移入房間，或者改用價(jià)格更高的膠體鉛酸蓄電池等。60%容量百分比-20-10060%容量百分比-20-10010203040環(huán)境溫度（度）圖7-7環(huán)境溫度對(duì)蓄電池容量的影響

三、實(shí)用的蓄電池容量計(jì)算公式

上面介紹的計(jì)算公式只是一個(gè)理論的計(jì)算，在考慮到各種因素的影響后，將相關(guān)系數(shù)

納入到上述公式中，才是一個(gè)設(shè)計(jì)和計(jì)算蓄電池容量的實(shí)用完整公式。即：蓄由池容量=負(fù)載日平均用電量（Ah）x連續(xù)陰雨天數(shù)x放電率修正系數(shù)蓄電容量—最大放電深度x低溫修正系數(shù)

確定了所需的蓄電池容量后，就要進(jìn)行蓄電池組的串并聯(lián)設(shè)計(jì)。下面介紹蓄電池組串并聯(lián)組合的計(jì)算方法。蓄電池都有標(biāo)稱(chēng)電壓和標(biāo)稱(chēng)容量，如2V、6V、12V和50Ah、300Ah、1200Ah等。為了達(dá)到系統(tǒng)的工作電壓，就需要把蓄電池串聯(lián)起來(lái)給系統(tǒng)和負(fù)載供電，需要串聯(lián)的蓄電池個(gè)數(shù)就是系統(tǒng)的工作電壓除以所選蓄電池的標(biāo)稱(chēng)電壓。需要并聯(lián)的蓄電池?cái)?shù)就是蓄電池組的總?cè)萘砍运x定蓄電池單體的標(biāo)稱(chēng)容量。蓄電池單體的標(biāo)稱(chēng)容量可以有多種選揮，例如，假如計(jì)算出來(lái)的蓄電池容量為600Ah，那么我們可以選擇1個(gè)600Ah的單體蓄電池，也可以選擇2個(gè)300Ah的蓄電池并聯(lián)，還可以選擇3個(gè)200Ah或6個(gè)100Ah的蓄電池并聯(lián)。從理論上講，這些選擇都沒(méi)有問(wèn)題，但是在實(shí)際應(yīng)用當(dāng)中，要盡量選擇大容量的蓄電池以減少并聯(lián)的數(shù)目。這樣做的目的是盡量減少蓄電池之間的不平衡所造成的影響。并聯(lián)的組數(shù)越多，發(fā)生蓄電池不平衡的可能性就越大。一般要求并聯(lián)的蓄電池?cái)?shù)量不得超過(guò)4組。蓄電池串、并聯(lián)數(shù)的計(jì)算公式為：蓄電池串聯(lián)數(shù)=系統(tǒng)工作電壓

蓄電池串聯(lián)數(shù)=系統(tǒng)工作電壓

蓄電池標(biāo)稱(chēng)電壓蓄電池并聯(lián)數(shù)=蓄電池總?cè)萘?/p>

蓄電池標(biāo)稱(chēng)容量計(jì)算舉例：某地建設(shè)一個(gè)移動(dòng)通信基站的太陽(yáng)能光伏供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)采用直流負(fù)載，負(fù)載工作電壓48V，該系統(tǒng)有兩套設(shè)備負(fù)載，一套設(shè)備工作電流為1.5A，每天工作24h；另一套設(shè)備工作電流4.5A，每天工作12h。該地區(qū)的最低氣溫是-20°C，最大連續(xù)陰雨天數(shù)為6天，選用深循環(huán)型蓄電池，計(jì)算蓄電池組的容量和串并聯(lián)數(shù)量及連接方式。根據(jù)上述條件，并確定最大放電深度系數(shù)為0.6，低溫修正系數(shù)為0.7。計(jì)算：為求得放電率修正系數(shù)，先計(jì)算該系統(tǒng)的平均放電率。加權(quán)平均負(fù)載工作時(shí)間二(1.5AA24h)+(4.5Ax12h)=15h1.5A+4.5A15平均放電率=6A=150小時(shí)率0.6150小時(shí)率屬于慢放電率，在此可以根據(jù)蓄電池生產(chǎn)廠商提供的資料查出的該型號(hào)蓄電池在150h放電速率下的蓄電池容量進(jìn)行修正。也可以按照經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估算，150h放電率下的蓄電池容量會(huì)比標(biāo)稱(chēng)容量增加15%左右，在此確定放電率修正系數(shù)為0.85。帶入公式計(jì)算，先計(jì)算負(fù)載日平均用電量：負(fù)載日平均用電量=(1.5AA24h)+(4.5AA12h)=90Ah90AhA690AhA6A0.850.6A0.7=1092.86Ah根據(jù)計(jì)算結(jié)果和蓄電池手冊(cè)參數(shù)資料，可選擇2V/600Ah蓄電池或2V/1200Ah蓄電池,這里選擇2V/600Ah型。蓄電池串聯(lián)數(shù)=48V/2V=24蓄電池并聯(lián)數(shù)=1092.86Ah/600Ah=1.82=2蓄電池組總塊數(shù)=24X2=48根據(jù)以上計(jì)算結(jié)果,共需要2V/600Ah蓄電池48塊構(gòu)成蓄電池組,其中每