光伏发电对蓄电池的基本要求及理想储能方法
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问题的提出:太阳能光伏发电系统需要储能蓄电池。对于独立功放发电系统需要蓄电池是可以理解的;对于并网光伏发电系统,为了减少太阳能发电对电网稳定的影响,对电网有功分量的补偿只有依靠蓄电池或者其他储能装置。什么是太阳能光伏蓄电池?在光伏界还没有一个统一的认识,于是各个蓄电池生产厂家都纷纷推出自己的所谓太阳能光伏蓄电池,这些蓄电池能够符合太阳能光伏储能的基本要求吗?究竟什么是太阳能光伏蓄电池?对于太阳能光伏发电系统,理想的储能元件应该具备什么技术要求?本文试图通过分析以后解答以上问题。
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1:光伏发电对蓄电池(储能系统)的5项基本要
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:高的瓦时效率
由于太阳电池发电成本比较高,所以蓄电池的充电、放电效率,是太阳能光伏发电储能蓄电池的最重要、最基本的就是指标,但是又是被绝大多数蓄电池生产企业所忽视的指标。
蓄电池的效率分电压效率、安时效率和瓦时效率,前两项是蓄电池广场所关注的,对于太阳能光伏发电系统我们最关心的是瓦时效率,这是因为太阳能光伏发电的成本比较高,我们不希望光伏发电的电能在存储的过程中损失掉,这对于提高太阳能光伏发电系统效率非常重要。目前太阳能光伏发电系统中最大的能量损失在于蓄电池,遗憾的是几乎没有一个蓄电池厂家关注这个问题。普通蓄电池的瓦时效率是随使用时间而变化的,新的铅酸蓄电池的瓦时效率可以达到90%,旧的铅酸蓄电池瓦时效率只有60-70%;再者,蓄电池的瓦时效率是指25℃条件下的效率,当环境温度在零下或者40℃以上时实际效率要下降许多,蓄电池的效率往往不被大家注意,其实它对于独立太阳能光伏发电系统非常重要。
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:蓄电池应该有比较平坦的充电特性曲线
对于小型独立光伏发电系统,系统对MPP(最大输出功率点)的跟踪,绝大多数情况是依靠蓄电池对太阳电池组件工作点的钳位,如果蓄电池的充电特性曲线比较平坦,将有效提高太阳电池的利用效率。即使对于有MPPT(最大输出功率点跟踪)的独立光伏发电系统或者是并网光伏发电系统,由于有了比较平坦的充电特性曲线,MPPT里面的DC/DC变换器的电压差可以做到最小,所以跟踪效率将有所提高。
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:充电放电循环次数多
充电放电循环次数多实际上是表现在使用的寿命长,这是一个非常重要的指标。当然,这里还涉及放电深度问题、使用环境温度问题、充放电倍率问题;单体电池串联、并联的平衡问题等等;它们虽然重要,但目前还不是最重要的问题,许多企业仅仅在上面某个指标上有所突破,就标称是太阳能光伏蓄电池,是及其不妥的。
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:不污染环境
如果蓄电池在充电、放电过程总中或者废弃回收过程中污染了环境,这种蓄电池就悖于太阳能光伏发电绿色环保的初衷,抵消了太阳能电池的就能减排效果;在这方面物理法储能要独特的优势。
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:性能价格比高,电能储存成本低
这里,我们引进一个“1kwh电能储存成本”的概念:
K=Q/ C×T
K:1kwh电能储存成本
Q:储能装置1kwh的价格;如某12v/50Ah的蓄电池200元,Q=200/12×50/1000=
T:使用寿命,24小时充电、放电循环一次
C:修正系数,即:蓄电池或者储能装置的瓦时效率
例:12v/50Ah的蓄电池200元,瓦时效率C=80%,循环次数300;
K= Q/ C×T=200/12×50/1000/×300==
除了以上4个要求以外,性能/价格比要求要高,过高的价格是没有市场竞争力的。量化的概念是:存储1Kwh电能的价格,它的高低将直接体现出蓄电池的价格和使用寿命。
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2:磷酸铁锂蓄电池
这里要特别推荐磷酸铁锂蓄电池,它有可能是目前太阳能光伏系统最理想的化学储能元件。它的主要特点是:
1)磷酸铁锂蓄电池的瓦时效率在使用寿命期内平均可以达到95%以上。
2)超长寿命,长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右,最高也就500次,而磷酸铁锂动力电池,循环寿命达到2000次以上,磷酸铁锂电池在同样条件下使用,将达到7-8年。综合考虑,性能价格比将为铅酸电池的5倍以上。
3)体积小、重量轻,同等规格容量的磷酸铁锂电池的体积是铅酸电池体积的2/3重量是铅酸电池的1/3。
4)磷酸铁锂材料无任何有毒有害物质不会对环境构成任何污染被世界公认为绿色环保电池,该电池无论在生产及使用中,均无污染,因此该电池又列入了“十五”期间的“863”国家高科技发展计划,成为国家重点支持和鼓励发展的项目。
5)单体3V电压,适合与白颜色LED直接高效率匹配,小型太阳能光伏照明电器所用的光源大部分是LED,不同颜色的LED的工作电压是不同的,如果不考虑到
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