楊川

摘 要：改革開(kāi)放以來(lái)，我國(guó)加大了光伏電站的建設(shè)力度，為廣大群眾提供更加方便、快捷的照明方式，同時(shí)也增加了許多光伏電站的運(yùn)行及維護(hù)知識(shí)。光伏蓄電池的只要功能就是儲(chǔ)能，換句話說(shuō)就是把太能蓄電池所提供的電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能，儲(chǔ)存在光伏蓄電池中，以供人們使用。其是保證光伏電站順利運(yùn)行的關(guān)鍵部分，也是光伏電站不可或缺和很難維護(hù)的一部分。所以蓄電池的維護(hù)是整個(gè)光伏電站運(yùn)行是過(guò)程中最重要的環(huán)節(jié)。

關(guān)鍵詞：鉛酸蓄電池；蓄電池維護(hù)；光伏電站

1 蓄電池的工作原理和控制器的操作方式

1.1 鉛酸蓄電池的工作原理

1.1.1鉛酸蓄電池的電動(dòng)勢(shì)

鉛酸電池在充電后，其硫酸溶液內(nèi)的水分子會(huì)發(fā)生作用，正極板的二氧化鉛與H2O化合后，生成穩(wěn)定性差，且可離解的氧化鉛，在正極板上就出現(xiàn)了鉛離子，而氫氧根的離子一直在溶液中，致使正極板出現(xiàn)電子缺失。留在負(fù)極板上面的鉛，會(huì)與電解液內(nèi)硫酸出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，生成可轉(zhuǎn)移到電解溶液的鉛離子，使負(fù)極板上就留了兩個(gè)電子。顯而易見(jiàn)，在蓄電池沒(méi)有接通電路時(shí)，在負(fù)極板上會(huì)多出受化學(xué)作用的電子，而正極板就缺少電子，出現(xiàn)電位差，其就是鉛酸蓄電池產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的主要形成原因。

1.1.2鉛酸蓄電池放電過(guò)程中的電化學(xué)反應(yīng)

鉛酸電池放電的過(guò)程中，電池內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要是由于蓄電池中出現(xiàn)電位差，以致電池的負(fù)極板中的電子通過(guò)負(fù)載的形式直接進(jìn)入到電池的正極，形成電流。同時(shí)又由于蓄電池負(fù)極板鉛原子放出電子后，形成pb2+，其與電解液中SO42-發(fā)生反應(yīng)，形成溶解性較差的Pb2SO4。此外，受電力場(chǎng)影響，電解液內(nèi)的氫離子與硫酸根離子會(huì)向電池兩極移動(dòng)，電池內(nèi)部就產(chǎn)生了電流，形成回路，確保蓄電池不斷放電。

1.1.3鉛酸蓄電池充電過(guò)程中的電化反應(yīng)

鉛酸蓄電池充電時(shí)需與直流電源外接，保證在放電后的正、負(fù)極板上生成物可恢復(fù)為活性物質(zhì)，將外界電能直接轉(zhuǎn)化成勢(shì)能儲(chǔ)存。受外界電流作用，正極板上的硫酸鉛可被解離為硫酸根負(fù)離子及二價(jià)鉛離子，同時(shí)正極電子會(huì)被外電源直接吸取，正極板上的二價(jià)鉛離子也會(huì)釋放電子進(jìn)行補(bǔ)充，進(jìn)而形成四價(jià)鉛離子，并與H2O發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化鉛。同樣受外界電流作用，負(fù)極板上的硫酸鉛被解離SO42-和pb2+，此時(shí)負(fù)極中國(guó)的電子直接被外電源吸收，與其附近的pb2+被中和形成pb單質(zhì)，且以絨狀物的形式附著在負(fù)極板上。同時(shí)在電廠的作用下，正極形成的SO42-以及H+會(huì)向負(fù)極轉(zhuǎn)移，然而正極中的SO42-逐漸轉(zhuǎn)向正極，以形成完整的電流。

1.1.4鉛酸蘇電池充放電時(shí)電解液的變化

基于以上蓄電池電化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上，不難發(fā)現(xiàn)蓄電池在放電的時(shí)候，會(huì)消耗掉電解液內(nèi)的硫酸，而生成越來(lái)越多的水，致使溶液的硫酸含量降低。而鉛酸蓄電池的充電過(guò)程，則是一個(gè)硫酸物質(zhì)不斷增多，而水物質(zhì)不斷減少的過(guò)程，進(jìn)而形成高濃度的溶液。因此，在具體的操作過(guò)程中，通過(guò)蓄電池電解液的濃度變化可以判別其的充電情況。

2 影響光伏電站蓄電池使用年限的因素

蓄電池的內(nèi)阻是指電流流過(guò)蓄電池內(nèi)部時(shí)所受到的阻力，鉛酸蓄電池的內(nèi)阻很小，需要用專門的儀器才可以測(cè)得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果，蓄電池修復(fù)儀一般所指的蓄電池內(nèi)阻是充電態(tài)內(nèi)阻，即蓄電池充滿電視的內(nèi)阻。與之對(duì)應(yīng)的是放電態(tài)內(nèi)阻，指蓄電池充分放電后的內(nèi)阻。一般說(shuō)來(lái)，放電態(tài)內(nèi)阻比充電態(tài)內(nèi)阻大，并且不太穩(wěn)定。蓄電池的內(nèi)阻越大，蓄電池自身消耗掉的能量越多，其使效率越低。內(nèi)阻很大的蓄電池在充電時(shí)發(fā)熱很厲害，使蓄電池的溫度急劇上升，對(duì)蓄電池和充電器的影響很大。隨著蓄電池使用次數(shù)的增多，由于電解液的消耗以及蓄電池內(nèi)阻部化學(xué)物質(zhì)的活性的降低，蓄電池的內(nèi)阻會(huì)偶不同程度的增大，質(zhì)量越差的蓄電池增大得越快。

蓄電池內(nèi)阻部阻抗會(huì)因放電量增加而加大，尤其是在放電終止時(shí)阻抗最大，主要因?yàn)榉烹姷倪M(jìn)行使得極板產(chǎn)生不良導(dǎo)體硫酸鉛以及電解液比重下降，故放電后由務(wù)必要馬上充電，若任其持續(xù)放電，則硫酸鉛形成安定的白色晶體后，即使充電，極板的活性物質(zhì)亦無(wú)法恢復(fù)原狀，從而將縮短蓄電池的使用壽命。

3 光伏電站中蓄電池的維護(hù)重點(diǎn)

閥控式鉛酸密封蓄電池在光伏電站中的維護(hù)也不是絕對(duì)安全的，還需要經(jīng)常對(duì)其維護(hù)。使蓄電電池經(jīng)常處于飽滿狀態(tài)是維護(hù)的基本準(zhǔn)則，但充電過(guò)度。在平時(shí)的維護(hù)工作中應(yīng)做到以下幾點(diǎn)：

1）嚴(yán)格把控蓄電池的過(guò)放控制點(diǎn)，必須依據(jù)廠家提供的各項(xiàng)參數(shù)來(lái)設(shè)置；

2）安裝蓄電池時(shí)要保持一定的空隙，以便于其工作時(shí)散熱，室內(nèi)溫度應(yīng)長(zhǎng)期保持在25度；

3）若蓄電池出現(xiàn)過(guò)度放電時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充，盡量在下一次使用時(shí)電是飽滿；

4）如果在維護(hù)中發(fā)現(xiàn)個(gè)別有問(wèn)題的蓄電池，應(yīng)及時(shí)維修或更換。

4 結(jié)論

在日常生活中要注意蓄電池的維護(hù)與保養(yǎng)，尤其需要關(guān)注的就是定期對(duì)蓄電池進(jìn)行檢查以及智能檢測(cè)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題，并對(duì)出現(xiàn)殼體變形、蓄電池漏液以及電路連接不合理等問(wèn)題，及時(shí)進(jìn)行科學(xué)、合理的分析，制定行之可效的解決方案，以供人們?cè)谌粘５纳钍褂弥凶龊脤?duì)學(xué)電池的保護(hù)工作。同時(shí)，對(duì)蓄電池進(jìn)行合理、科學(xué)的維護(hù)，不僅能夠延長(zhǎng)期使用壽命，還能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并消除個(gè)別過(guò)早失效的蓄電池，確保光伏電站能更持久、穩(wěn)定地發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]陸佑楣.中國(guó)水電開(kāi)發(fā)與可持續(xù)發(fā)展[J].中國(guó)三峽建設(shè)，2011（1）：4-6.

[2]高季章.中國(guó)水力發(fā)電現(xiàn)狀問(wèn)題和政策建議[J].中國(guó)能源，2012（8）：4-7.

[3]方子云.水利建設(shè)的環(huán)境效應(yīng)分析與量化[M].中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社，1993.

[4]宋青山.閥控鉛酸電池的應(yīng)用及分析[J].蓄電池，2012（4）：7-9.

（作者單位：英利能源（中國(guó)）有限公司）

薛紅文

摘 要：蓄電池是維持獨(dú)立光伏電站正常運(yùn)行的重要設(shè)備之一。其作用是利用太陽(yáng)電池將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換成的電能，再把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲(chǔ)存在蓄電池中，當(dāng)用戶需要用電時(shí)再將蓄電池中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能提供給用戶。在獨(dú)立光伏電站設(shè)計(jì)時(shí)，選擇合適的蓄電池，對(duì)于獨(dú)立光伏電站的正常運(yùn)行是非常重要的。

關(guān)鍵詞：光伏電站；蓄電池；維護(hù)

引言

蓄電池是電池中的一種，它把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，供給機(jī)動(dòng)車電力。蓄電池有啟動(dòng)電池和牽引電池之分，而啟動(dòng)電池又包括免維護(hù)電池和加蒸餾水或?qū)Ｓ醚a(bǔ)液電池。

1蓄電池的分類

1.1普通蓄電池

普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，解液是硫酸的水溶液。它的主要優(yōu)點(diǎn)是電壓穩(wěn)定、價(jià)格便宜。缺點(diǎn)是比能低、使用壽命短和日常維護(hù)頻繁，蓄電池壽命約為1年。

1.2干荷蓄電池

它的全稱是干式荷電鉛酸蓄電池，它的主要特點(diǎn)是負(fù)極板有較高的儲(chǔ)電能力，在完全干燥狀態(tài)下，能在兩年內(nèi)保存所得到的電量。使用時(shí)，只需加入電解液，20—30分鐘后就可使用，蓄電池壽命大約為2—3年。

1.3免維護(hù)蓄電池

免維護(hù)蓄電池由于自身結(jié)構(gòu)上的優(yōu)勢(shì)，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補(bǔ)充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點(diǎn)。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。市場(chǎng)上的免維護(hù)蓄電池也有兩種，第一種在購(gòu)買時(shí)一次性加電解液以后使用中不需要維護(hù)，另一種是電池本身出廠時(shí)就已經(jīng)加好電解液并封死，用戶根本就不能加補(bǔ)充液，蓄電池壽命大約為4年。

2光伏電站蓄電池的工作原理

蓄電池的品種很多，但在獨(dú)立光伏電站中常用的蓄電池主要是鉛酸蓄電池和鎘鎳蓄電池。以鉛酸蓄電池為例，簡(jiǎn)單介紹具體的工作原理和操作方式。

2.1鉛酸蓄電池的電動(dòng)勢(shì)

鉛酸電池在充電后，其硫酸溶液內(nèi)的水分子會(huì)發(fā)生作用，正極板的二氧化鉛與H2O化合后，生成穩(wěn)定性差，且可離解的氧化鉛，在正極板上就出現(xiàn)了鉛離子，而氫氧根的離子一直在溶液中，致使正極板出現(xiàn)電子缺失。留在負(fù)極板上面的鉛，會(huì)與電解液內(nèi)硫酸出現(xiàn)化學(xué)反應(yīng)，生成可轉(zhuǎn)移到電解溶液的鉛離子，使負(fù)極板上就留了兩個(gè)電子。顯而易見(jiàn)，在蓄電池沒(méi)有接通電路時(shí)，在負(fù)極板上會(huì)多出受化學(xué)作用的電子，而正極板就缺少電子，出現(xiàn)電位差，其就是鉛酸蓄電池產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)的主要形成原因。

2.2鉛酸蓄電池放電過(guò)程中的電化學(xué)反應(yīng)

鉛酸電池放電的過(guò)程中，電池內(nèi)部發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)主要是由于蓄電池中出現(xiàn)電位差，以致電池的負(fù)極板中的電子通過(guò)負(fù)載的形式直接進(jìn)入到電池的正極，形成電流。同時(shí)又由于蓄電池負(fù)極板鉛原子放出電子后，形成pb2+，其與電解液中SO42-發(fā)生反應(yīng)，形成溶解性較差的Pb2SO4。此外，受電力場(chǎng)影響，電解液內(nèi)的氫離子與硫酸根離子會(huì)向電池兩極移動(dòng)，電池內(nèi)部就產(chǎn)生了電流，形成回路，確保蓄電池不斷放電。

2.3鉛酸蓄電池充電過(guò)程中的電化反應(yīng)

鉛酸蓄電池充電時(shí)需與直流電源外接，保證在放電后的正、負(fù)極板上生成物可恢復(fù)為活性物質(zhì)，將外界電能直接轉(zhuǎn)化成勢(shì)能儲(chǔ)存。受外界電流作用，正極板上的硫酸鉛可被解離為硫酸根負(fù)離子及二價(jià)鉛離子，同時(shí)正極電子會(huì)被外電源直接吸取，正極板上的二價(jià)鉛離子也會(huì)釋放電子進(jìn)行補(bǔ)充，進(jìn)而形成四價(jià)鉛離子，并與H2O發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化鉛。同樣受外界電流作用，負(fù)極板上的硫酸鉛被解離SO42-和pb2+，此時(shí)負(fù)極中國(guó)的電子直接被外電源吸收，與其附近的pb2+被中和形成pb單質(zhì)，且以絨狀物的形式附著在負(fù)極板上。同時(shí)在電廠的作用下，正極形成的SO42-以及H+會(huì)向負(fù)極轉(zhuǎn)移，然而正極中的SO42-逐漸轉(zhuǎn)向正極，以形成完整的電流。

2.4鉛酸蘇電池充放電時(shí)電解液的變化

基于以上蓄電池電化學(xué)反應(yīng)的基礎(chǔ)上，不難發(fā)現(xiàn)蓄電池在放電的時(shí)候，會(huì)消耗掉電解液內(nèi)的硫酸，而生成越來(lái)越多的水，致使溶液的硫酸含量降低。而鉛酸蓄電池的充電過(guò)程，則是一個(gè)硫酸物質(zhì)不斷增多，而水物質(zhì)不斷減少的過(guò)程，進(jìn)而形成高濃度的溶液。因此，在具體的操作過(guò)程中，通過(guò)蓄電池電解液的濃度變化可以判別其的充電情況。

3影響蓄電池使用壽命的原因

光伏電站中蓄電池的能量是由太陽(yáng)能資源提供的，白天由太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能給蓄電池充電，夜間由蓄電池給用戶提供所需的電能。由于太陽(yáng)能是一種不連續(xù)、不穩(wěn)定的能量，因此若白天太陽(yáng)能提供的能量不能滿足夜間所需用電量，就會(huì)使蓄電池的容量不斷下降，若蓄電池經(jīng)常充電不足，在蓄電池極板上剩留的部分硫酸鉛會(huì)逐漸積累成粗大的顆粒，互相凝結(jié)變硬，這時(shí)即使再充電也無(wú)法還原了，最終縮短蓄電池的使用壽命。另外過(guò)放電和過(guò)充電也會(huì)造成電池容量損失而降低使用壽命或報(bào)廢。過(guò)度過(guò)充電會(huì)引發(fā)失水，最終導(dǎo)致電池干涸；過(guò)度過(guò)放電會(huì)引起蓄電池極板硫酸鹽化。

4光伏蓄電池的使用和維護(hù)

（1）工作適宜溫度15～20℃。

（2）光伏蓄電池聯(lián)接的方法為：將光伏蓄電池的正極與正極、負(fù)極與負(fù)極聯(lián)接。這樣光伏蓄電池的電量就會(huì)增加一倍，而電壓與一塊光伏蓄電池的電壓一樣。光伏蓄電池兩極柱切不可短路（碰頭）。

（3）對(duì)于新安裝或整修后第一次充電的光伏蓄電池，進(jìn)行一次較長(zhǎng)時(shí)間的充電，為初充電，應(yīng)按額定容量1/10的電流來(lái)進(jìn)行充電。安裝前必須測(cè)量蓄電池是否充足，如電力不足，請(qǐng)?jiān)陉?yáng)光充足的地方對(duì)蓄電池進(jìn)行8—16小時(shí)以上充電或者用交流電先把電池充足，應(yīng)嚴(yán)格避免過(guò)放充電。用交流電正常充電時(shí)，最好采用分級(jí)充電方式，即在充電初期用較大電流的恒流均充，充到均充電壓并恒壓一定時(shí)間后改用常規(guī)的恒壓浮充方式。

（4）保持蓄電池本身的清潔。安裝好的光伏蓄電池極柱應(yīng)涂上凡士林，防止腐蝕極柱。

（5）為光伏蓄電池配置在線監(jiān)測(cè)管理技術(shù)，對(duì)光伏蓄電池進(jìn)行內(nèi)阻在線測(cè)量與分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)蓄電池的缺陷，及時(shí)進(jìn)行維護(hù)。

（6）冬季預(yù)防光伏蓄電池凍裂，夏季避免陽(yáng)光直曬，應(yīng)將光伏蓄電池放于通風(fēng)陰冷處。

5結(jié)語(yǔ)

總之，要做好蓄電池的后期運(yùn)行維護(hù)管理，降低蓄電池組的運(yùn)行故障，確保光伏電站的正常運(yùn)行，最終實(shí)現(xiàn)安全可靠的用戶供電服務(wù)。

參考文獻(xiàn)

[1]孟雪，徐建文，宋立娣，等.淺談鉛酸蓄電池的防爆設(shè)計(jì)和維護(hù)[J].電氣防 爆，2011，（2）.

[2]宋青山.閥控鉛酸電池的應(yīng)用及分析[J].蓄電池，2012（4）：7-9.

（作者單位：英利能源（中國(guó)）有限公司）