如何選擇正確的風(fēng)能蓄電池

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2014-09-17 20:38:34

摘自:金投能源

仍以察右后旗為例,安裝一臺(tái)100瓦機(jī),供3戶(hù)用電,每戶(hù)裝設(shè)12伏15瓦的燈泡2只平均每天照明5小時(shí),計(jì)算所需配置的蓄電池容量。10.應(yīng)使用與電池極注相同材質(zhì)的電線卡子,若采用銅質(zhì)材料卡子時(shí),應(yīng)涂以薄層凡士林或黃油,防止腐蝕。

在小型風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中,蓄電池是重要的輔助設(shè)備之一。蓄電池在直流發(fā)供電系統(tǒng)中起著貯存電能和穩(wěn)定電壓的重要作用。

風(fēng)能蓄電池容量的確定

蓄電池容量配置的是否合理,直接影響風(fēng)力發(fā)電的各項(xiàng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。容量選的小了,多風(fēng)時(shí)發(fā)出的富余電量得不到充分儲(chǔ)存。容量選的太大,一則增加投資;二則蓄電池可能會(huì)長(zhǎng)期處于充電不滿(mǎn)狀態(tài),將會(huì)影響蓄電池的效率和使用壽命。表一為蓄電池在風(fēng)力發(fā)電設(shè)備中所占投資情況。

一般常規(guī)充電是“兩階段恒電流充電”,此法既不浪費(fèi)電力,充電時(shí)間短,對(duì)延長(zhǎng)蓄電池使用壽命有利,同時(shí)計(jì)算蓄電池容量也容易得多。風(fēng)力發(fā)電的情況,則不同于常規(guī)充電。

由于風(fēng)速經(jīng)常變化,電機(jī)輸出的電流時(shí)大時(shí)小,時(shí)有時(shí)無(wú),這樣蓄電池充電電流和所需充電時(shí)間就很難確定。針對(duì)這種實(shí)際情況,我們采用如下兩種計(jì)算方法來(lái)確定配置蓄電池容量。

1.電量平衡計(jì)算法。

計(jì)算步驟如下:

a.根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀蟛块T(mén)提供的風(fēng)速資料,以十天為一時(shí)度,逐旬分別統(tǒng)計(jì)風(fēng)機(jī)起始工作風(fēng)速至停機(jī)風(fēng)由范圍內(nèi)的不同風(fēng)速發(fā)生小時(shí)數(shù)。

b.根據(jù)選用的風(fēng)力發(fā)電機(jī)的P=f(V)特性曲線和風(fēng)速資料,計(jì)算—臺(tái)機(jī)逐旬所能發(fā)出的電量,并繪出其全年發(fā)電量過(guò)程曲線。圖—是根據(jù)內(nèi)蒙察右后旗的風(fēng)速資料計(jì)算繪制的商都牧機(jī)廠ED1.5~100型風(fēng)機(jī)的年發(fā)電量過(guò)程線。計(jì)算得出該機(jī)在當(dāng)?shù)氐娘L(fēng)況下,年發(fā)電量為276度。從過(guò)程線看出各旬的發(fā)電量變化很大,最多的四月下旬為19度,最少的二月下旬僅0.95度、相差近20倍,說(shuō)明配置蓄電池進(jìn)行儲(chǔ)能調(diào)節(jié)是必要的。

C根據(jù)用電信況,計(jì)算出逐旬的用電量,并給出全年用電量過(guò)程線。附圖中虛線所示。

d.比較發(fā)電量和用電量過(guò)程線,以發(fā)電少于用電差值最大的時(shí)段(圖中斜線部分)的電量來(lái)確定所需蓄電池容量。圖中差值最大的電量為2。3度。需配置2300伏安時(shí)電池,實(shí)際選用12伏48安時(shí)蓄電池4塊???cè)萘?304伏安時(shí)。

2.經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法

根據(jù)我們?cè)圏c(diǎn)的經(jīng)驗(yàn),在察右后旗、商都地區(qū)的風(fēng)況下,也可采用以下公式簡(jiǎn)便估算所需電池容量。即

式中:Q——所需配置蓄電池容量(安時(shí));

p——負(fù)載功率(瓦);

t——日用電小時(shí)數(shù);

U——標(biāo)準(zhǔn)蓄電池電壓(一般為12伏);

n——電池儲(chǔ)備周期系數(shù);(根據(jù)風(fēng)況而確定,一般取3~8天)

K——放電控制系數(shù)、(取0.75~0.8)

上式考慮了:①用電設(shè)備的額定功率,②當(dāng)?shù)貧庀笄闆r,即無(wú)風(fēng)期平均時(shí)間,⑧為了防止蓄電池過(guò)放電,放電應(yīng)控制在一定程度。

仍以察右后旗為例,安裝一臺(tái)100瓦機(jī),供3戶(hù)用電,每戶(hù)裝設(shè)12伏15瓦的燈泡2只平均每天照明5小時(shí),計(jì)算所需配置的蓄電池容量。(儲(chǔ)備系數(shù)取6,放電控制系數(shù)取0.8)代入公式得:

選用6塊l 2伏48安時(shí)蓄電池,總?cè)萘?88安時(shí)。

確定標(biāo)準(zhǔn)電池時(shí),必須注意:蓄電油組的容量應(yīng)能安全接受風(fēng)力發(fā)電機(jī)輸出的最大電流強(qiáng)度Imax。

風(fēng)能蓄電池的運(yùn)行方式

1.全充全放制。即風(fēng)機(jī)集中安裝,集中充電,電瓶分散到戶(hù),每戶(hù)兩塊電瓶輪換使用。

風(fēng)力發(fā)電是受風(fēng)制約的,尤其是對(duì)小型風(fēng)機(jī)更為明顯。在村內(nèi)風(fēng)小,風(fēng)機(jī)必須集中安裝在村外,架線又有困難的農(nóng)村、浩特,適合采取這種方式。風(fēng)機(jī)可以架設(shè)在風(fēng)能較佳的場(chǎng)地上,得以充分利用風(fēng)能。電瓶輪換使用能保證滿(mǎn)充滿(mǎn)放。缺點(diǎn)是:

①所需電瓶較多,增大投資和電度成本。②電瓶使用效率較低(約40%左右)。③電池的充放電輪換頻繁,使用壽命較短。④經(jīng)常來(lái)回搬運(yùn)電瓶給用戶(hù)造成麻煩,且容易碰壞電瓶;搬運(yùn)不慎,電解液容易外漏,會(huì)造成電瓶缺液或燒壞衣服。

2.半浮充電運(yùn)行方式。就是風(fēng)機(jī)(直流發(fā)電)和電瓶并聯(lián)供電的工作方式。不用電時(shí)(白天),由風(fēng)機(jī)發(fā)電向蓄電瓶充電;無(wú)風(fēng)時(shí),由蓄電池向負(fù)載供電;有風(fēng)時(shí),由風(fēng)機(jī)發(fā)電浮充蓄電瓶并供電。這種方式多用于單機(jī)1~3戶(hù)使用,配置的莓電瓶容量較少,投資也相應(yīng)減少。采用半浮充制蓄電池的壽命一般此全充全放制長(zhǎng)些,蓄電池的使用效率約50%左右。

3.全浮充制。把電瓶集中安裝在充電間,將電池組和風(fēng)力發(fā)電機(jī)并接在負(fù)載回路上,使電池常期處于小電流充電中。風(fēng)機(jī)在向負(fù)載供電時(shí),風(fēng)速波動(dòng)引起的電壓波動(dòng),通過(guò)蓄電池組起到了穩(wěn)定作用,保證了正常供電。這種運(yùn)行方式電池使用壽命比以上兩種方式都長(zhǎng),而且所需的蓄電池容量大為減少,電能效率提高,簡(jiǎn)化了電池維護(hù),整個(gè)供電設(shè)備效率可達(dá)到60—70%。察右后旗韓勿拉風(fēng)力發(fā)電站就是采用這種方式進(jìn)行工作的。

風(fēng)能蓄電池的類(lèi)型選擇

蓄電池有多種類(lèi)型,目前,風(fēng)力發(fā)電普通采用于荷鉛酸蓄電池。這種電池灌液后,經(jīng)過(guò)30分鐘,待液溫為l 5℃時(shí)即可使用,不需要進(jìn)行初充電。對(duì)剛剛安裝風(fēng)力機(jī),又不具備初充電條件的偏遠(yuǎn)地方,立即可以用電,是很優(yōu)越的。這種電池的缺點(diǎn)是體積和重量較大,搬運(yùn)不方便。市場(chǎng)銷(xiāo)售的鋁酸蓄電池多是機(jī)動(dòng)車(chē)啟動(dòng)用電池,其極板結(jié)構(gòu)和制造特點(diǎn),使用在風(fēng)力發(fā)電的充放運(yùn)行條件下,是不適合的,使用命短,一般只有2~3年左右。在容量較大的風(fēng)力發(fā)電站中,最好采用固定型防酸隔爆式鉛蓄電池,這種電池具有容量大,電液比重較低(15℃時(shí)約在1.21左右),減少對(duì)極板和隔板的腐蝕,可延長(zhǎng)蒸發(fā)時(shí)間,還有防滲漏措施,減少了對(duì)地的放電。

堿性蓄電池體積小。重量輕,使用壽命可達(dá)15年左右,在我區(qū)也有少量使用。堿性電池壽命雖然比酸性電池長(zhǎng)5—7倍,但其價(jià)格卻高出酸性電池10幾倍。從經(jīng)濟(jì)上考慮,我們認(rèn)為在小型風(fēng)力發(fā)電中還是使用于荷鉛酸蓄電池較有利。

影響風(fēng)能蓄電池使用壽命的原因

1.在充電過(guò)程中,隨著充電時(shí)間的增加,電池電動(dòng)勢(shì)E也相應(yīng)地在增大。到充電終期,若端電壓V充不變,電池電動(dòng)勢(shì)E達(dá)到與V充相等時(shí),即電池內(nèi)阻Y池也降到很小,則I充也應(yīng)很小。這是電池本身所需要的正確充電方法。
而風(fēng)力發(fā)電在充電中,沒(méi)有穩(wěn)定的較長(zhǎng)時(shí)間的連續(xù)充電電流,不能按照一定的充電率進(jìn)行充電,而是由風(fēng)的大小來(lái)主宰著充電電壓的高低,甚至在充電終期會(huì)出現(xiàn)電流過(guò)大,不僅要多損耗發(fā)電機(jī)發(fā)出的電能,而且由于電液強(qiáng)烈沸騰,冒氣過(guò)甚,電液溫度太高,會(huì)使電池極板活性物質(zhì)受到?jīng)_擊而加速脫落,從而減少蓄電池的使用壽命。
2.由于用戶(hù)缺乏有關(guān)知識(shí),對(duì)電池的正確使用與維護(hù)較差,充放電程度掌握不好,常發(fā)生過(guò)充過(guò)放現(xiàn)象,且添補(bǔ)蒸餾水不及時(shí),造成部分極板硫化?;蛟诩右簳r(shí)不注意液溫(灌注新電瓶時(shí)),使電池液溫升很高,產(chǎn)生過(guò)大的冒泡沸騰,運(yùn)動(dòng)速度加快,動(dòng)能增加,將封口膠沖裂,導(dǎo)致極板活性物質(zhì)過(guò)早的脫落,這些是影響壽命的主要原因。
3.電瓶制造質(zhì)量差,其結(jié)構(gòu)和電氣性能不適合風(fēng)力發(fā)電使用條件的要求,也要降低使用壽命。

風(fēng)能蓄電池的正確使用維護(hù)

在小型風(fēng)力發(fā)電個(gè),蓄電池造價(jià)占總造價(jià)的24~46%,年折舊費(fèi)占成本總額的50%以上,這是由于蓄電池價(jià)格高,使用壽命短所致。因此加強(qiáng)對(duì)蓄電池的使用維護(hù),延長(zhǎng)其壽命,是十分重要的問(wèn)題。計(jì)算分析說(shuō)明,電池壽命延長(zhǎng)一年,每度電的成本就可以降低0.13元以上。

為了提高蓄電池的使用效率和延長(zhǎng)其壽命,在使用中必須做到以下各點(diǎn):

1.要了解鉛酸電池的特點(diǎn),嚴(yán)格按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的規(guī)定進(jìn)行使用和維護(hù)

2.電液必須用化學(xué)純硫酸與合格的蒸餾水配制,在寒冷的地方,液溫在15℃時(shí)比重應(yīng)為1.285。

3.電池液面應(yīng)高出極板10—15毫米。使用時(shí),發(fā)現(xiàn)液面過(guò)低就要及時(shí)添加蒸餾水。

4.接線前,嚴(yán)格檢查電池正負(fù)極標(biāo)志是否正確及單格電池有無(wú)反極現(xiàn)象。

5.電池首次注液后使用前,最好進(jìn)行3~4小時(shí)充電,對(duì)其使用性能將更有利。非干荷電池必須進(jìn)行初充電后方可使用。

6.電液溫度應(yīng)保持在20℃左右,即使在充電過(guò)程中電液溫度也不得超過(guò)35℃。特別在冬季要注意防凍。據(jù)資料介紹,當(dāng)電液溫在10一35℃的變化范圍內(nèi),每升高或降低1℃時(shí),蓄電池的容量約相應(yīng)增大或減小額定容量的0.8%。

7.灌液后,在12小時(shí)內(nèi)未使用,或在使用后又長(zhǎng)時(shí)間閑置,須按規(guī)定充電后再恢復(fù)使用。

8.經(jīng)常旋上注液口膠塞,但要使通氣孔暢通,使汽體能夠逸出。要保持電瓶干燥清潔,避免電池外自放電。

9.電液比重下降到1。175時(shí),應(yīng)立即停止使用并進(jìn)行充電。
10.應(yīng)使用與電池極注相同材質(zhì)的電線卡子,若采用銅質(zhì)材料卡子時(shí),應(yīng)涂以薄層凡士林或黃油,防止腐蝕。

11.電池上嚴(yán)禁放置金屬物件和工具,防止極間短路。

12.充電間不許有明火和裝設(shè)能產(chǎn)生電火花的電器設(shè)備,防止發(fā)生火災(zāi)。

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