山東圣陽電源有限公司 周慶申 孔德龍

山東大學(xué)化學(xué)與化工學(xué)院 華壽南

一 GEL電池循環(huán)試驗結(jié)果

1 欠充電循環(huán)性能比較

對于一般的VRLA電池來說，以2.25Vpc恒壓充電(0.10C10A限流)10h是不能將電池充足電的，即使以2.35Vpc恒壓充電(0.15C10A限流)10h還是不夠的。用這種欠充電的方式對GEL電池和AGM電池在部分荷電態(tài)條件下進行循環(huán)試驗。圖12 為GEL12V100和AGM12V100電池欠充電循環(huán)性能比較。該試驗是在電池充電不足的情況下，進行充放電循環(huán)，當電池容量低于額定容量的50%時循環(huán)結(jié)束。試驗條件見圖題。試驗結(jié)果表明，GEL電池在欠充電方式循環(huán)時還有較好的壽命，而一般AGM電池不能承受欠充電循環(huán)，在欠充電循環(huán)過程中，AGM電池容量較快下降而失效。AGM電池在欠充電循環(huán)中由于電解液分層作用和硫酸鹽化作用等逐步積累直至電池失效。而GEL電池在欠充電循環(huán)中容量下降很慢，這與GEL電池浮充電壓較低、充電效率較高、無電解液分層現(xiàn)象和不易發(fā)生硫酸鹽化現(xiàn)象有關(guān)。

2 DIN43539-T5標準循環(huán)試驗

GEL12V100電池的DIN43539-T5標準循環(huán)試驗(5h率放電)見圖13，試驗條件見圖題。結(jié)果表明在循環(huán)前期電池的充電系數(shù)約1.05-1.10，在后期約1.1-1.2。GEL電池在循環(huán)中5h率放電容量（時間）前階段是逐步上升的，在230循環(huán)時容量達到最高，以后慢慢下降。

3 浮充電循環(huán)試驗

GEL12V100電池按IEC60896-22標準的浮充電循環(huán)試驗結(jié)果見圖14，試驗條件見圖題。初步結(jié)果表明GEL電池浮充電循環(huán)數(shù)大于850次，而類似的AGM電池浮充電循環(huán)數(shù)只有400次左右。

二 AGM電池在光伏系統(tǒng)中的應(yīng)用

1 實驗室光伏系統(tǒng)試驗

實驗室光伏系統(tǒng)由太陽能板、充電控制器、逆變器、電池組和交流負載組成(圖15)。太陽能陣列的工作電壓34 V、工作電流22A。24V 600Ah的電池組由兩路12只單體GFMU 300Ah VRLA組成的電池串并聯(lián)而成。交流電負載為220V 250W。實驗室光伏系統(tǒng)的工作模式見圖16。每60天充放電為一個試驗序段，并測量容量。實驗室光伏系統(tǒng)的電池組循環(huán)中容量的變化見圖17。此系統(tǒng)已順利工作2年多。

2 GFMU電池在西藏獨立光伏電站的應(yīng)用

西藏獨立光伏電站的安裝容量在15-100kW范圍，供家庭用電。增期鄉(xiāng)的光伏電站設(shè)計容量20kW，電池組由4串110只GFMU 2V 600Ah VRLA 電池組成(見圖18)。電池串充電電壓達到257V(2.34Vpc)停止充電。在晚上電池組為居民供應(yīng)電力5小時。電池的放電深度控制在5 -10%。電池放置在有太陽能加熱墻的電池室內(nèi)，冬天溫度不會低于0℃(室外可達-35℃)。

該光伏電站的電池每天供電5小時平均每天供應(yīng)23.9 kWh電量。電池的放電深度約5%。在21天陰天的日子里，電池仍然供電。電池經(jīng)常在高荷電態(tài)工作，電池經(jīng)?？梢猿渥汶姟慕咏?年的電池工作記錄圖(見圖19)說明電池工作正常。西藏居民區(qū)的海拔高度在5000-3000m，大氣壓只有54-70kPa(標準大氣壓為101kPa)。電池安全閥的開閉壓力需要調(diào)整，大氣壓力的變化對電池的氧復(fù)合有什么影響需進一步研究。

3 GFMU電池在內(nèi)蒙古光伏風(fēng)能混合電站的應(yīng)用

內(nèi)蒙古江岸光伏風(fēng)能混合電站有3臺風(fēng)機、1套太陽能陣列和5串110只GMFU 2V 1000Ah VRLA電池組成的電池組。電池組充電終止電壓為252V (2.29Vpc)，放電終止電壓為204V (1.85Vpc)。在用電高峰時段(18:00-22:00)風(fēng)機的電力不足供應(yīng)負載，電池提供電力予以補充。在風(fēng)機或光伏陣列的電力過剩時給電池充電。電池的放電深度約5%。為了減少光伏系統(tǒng)中電池出現(xiàn)硫酸鹽化問題，設(shè)計光伏陣列的輸出功率應(yīng)考慮到陰雨天的情況，以保證電池能充足電。定期對電池進行均衡充電也有必要的。

江岸光伏風(fēng)能混合電站某天的工作參數(shù)見表1和圖20。雖然風(fēng)機和太陽能陣列輸出電能的總數(shù)(126.6kWh)略大于負載消耗的電能(121.3kWh)，但電池的平均電壓仍然偏低，說明風(fēng)機和太陽能陣列輸出偏少，應(yīng)調(diào)整設(shè)計。

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三 結(jié)論

1. 極板中添加特殊的添加劑、增加正板柵厚度、采用耐腐蝕合金、提高正極板固化溫度、適當增加電解液量和提高極群裝配壓力可以提高電池循環(huán)壽命。

2. 光伏系統(tǒng)和電池的匹配以及鉛酸蓄電池的放電深度、荷電狀態(tài)要嚴格控制；深放電和充電不足會造成電池的硫酸鹽化，電池應(yīng)定期進行均衡充電。

3.GFMU VRLA 電池的三種模式循環(huán)試驗和電池應(yīng)用實踐說明可以用于光伏系統(tǒng)。IEC 61427循環(huán)試驗達到7個試驗序段。

4. G EL電池循環(huán)壽命更長，更適合光伏系統(tǒng)應(yīng)用。

5. 低電流循環(huán)試驗、高電流循環(huán)試驗和IEC循環(huán)試驗方法可用于光伏系統(tǒng)用鉛酸蓄電池的篩選和評價。

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