太陽能技術(shù)在通信基站的廣泛應(yīng)用，不僅有助于節(jié)約資源，還有助于通信網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模覆蓋，由于村村通工程的大部分地區(qū)自然條件惡劣，現(xiàn)有電網(wǎng)不完善或者無市電可用，太陽能電源系統(tǒng)在國內(nèi)開始得到較大的發(fā)展。
目前，國內(nèi)的太陽能電源系統(tǒng)大部分為離網(wǎng)型供電系統(tǒng)，太陽能控制器控制功能簡單，主要存在以下問題：系統(tǒng)利用效率低，不能讓太陽能電池組件輸出最大功率;對蓄電池的充/ 放電管理功能較差，蓄電池運(yùn)行壽命短;控制器對系統(tǒng)的監(jiān)控和管理功能較差;系統(tǒng)為非模塊化設(shè)計，擴(kuò)容改造難度大。以上問題是否可以得到有效解決，是否能夠提高太陽能系統(tǒng)的利用效率，實(shí)現(xiàn)太陽能組件在不同使用條件下的最大功率輸出，對太陽能電源系統(tǒng)的發(fā)展極其重要。
當(dāng)前蓄電池在太陽能系統(tǒng)中出現(xiàn)問題較多，已成關(guān)注的焦點(diǎn)。其實(shí)這是對蓄電池要求不清楚造成的，儲能用蓄電池不同于起動電池、動力電池、備用電池、工業(yè)電池，它有另外的要求：耐淺容量循環(huán)、耐高溫或低溫能力強(qiáng)，過放電恢復(fù)性能好，充電接受能力強(qiáng)，耐低溫間歇放電，耐過放或過充。
實(shí)踐證明，起動電池、動力電池、備用電池、工業(yè)電池并不適用于太陽能儲能領(lǐng)域。本文以通信太陽能供電系統(tǒng)為例，闡述儲能用蓄電池的技術(shù)要求，對其它應(yīng)用領(lǐng)域的儲能用蓄電池也有參考的價值。
2 系統(tǒng)工作原理
太陽能供電系統(tǒng)主要是將轉(zhuǎn)換效率達(dá)18 %的太陽能電池方陣產(chǎn)生的能量輸送到控制器中，再由控制器通過控制太陽能方陣的投入和撤出產(chǎn)生所需要的電壓和電流給蓄電池充電，同時通過蓄電池給負(fù)載供電，而在晚上或者陰雨天則完全由蓄電池給負(fù)載供電。由太陽能方陣產(chǎn)生輸入電壓的最大開路電壓為96 V。控制器通過對輸入功率板的控制產(chǎn)生相應(yīng)的浮充電壓范圍和均充電壓范圍，根據(jù)蓄電池的容量和電壓狀態(tài)對蓄電池進(jìn)行相應(yīng)的浮充電或均充電，同時給負(fù)載供電。當(dāng)蓄電池的電壓過高時，輸出功率板將使負(fù)載脫離以保護(hù)負(fù)載設(shè)備;當(dāng)蓄電池電壓過低時，輸出功率板也將切斷負(fù)載以保護(hù)蓄電池，控制器還具有反向放電保護(hù)、極性反接電路保護(hù)等功能。
儲能用蓄電池是系統(tǒng)管理核心，太陽能控制器是系統(tǒng)的關(guān)鍵控制部件。同時，控制器還具有多種充電接口，便于接入風(fēng)能發(fā)電機(jī)、市電、油機(jī)，可以根據(jù)基站環(huán)境提供多種供電解決方案。蓄電池作為系統(tǒng)的儲能部件，主要是將太陽能電池和其他能源方式產(chǎn)生的電能存儲起來方便供電。
圖1 風(fēng)能/ 太陽能/ 柴油機(jī)混合發(fā)電系統(tǒng)
3 系統(tǒng)對儲能用蓄電池的技術(shù)要求
3.1 環(huán)境溫度
通信太陽能供電系統(tǒng)中的蓄電池只能與系統(tǒng)一起放在室外，在嚴(yán)冬和酷暑的環(huán)境溫度下工作。與常規(guī)蓄電池在室內(nèi)使用是不同的。該系統(tǒng)要求在室外使用，而且一般無遮蔽，與室外地面溫度相同。
不同地區(qū)的環(huán)境溫度范圍有所不同。中國南方，環(huán)境溫度在0~50 ℃范圍內(nèi)，而北方則在- 40~40 ℃范圍內(nèi)。按阿里紐斯原理，鉛酸蓄電池受溫度影響較大，溫度每升高10 ℃，壽命就降低一半，壽命終止的主要原因是：①硫酸電解液干涸：②熱失控;③內(nèi)部短路等。
由于溫度差別，蓄電池配置也有所區(qū)別。原則上，配置蓄電池容量是按低溫放電性能確定。蓄電池充電性能則需要考慮：①低溫低荷電態(tài)的充電接受能力;②高溫高荷電態(tài)的充電容量效率;③綜合考慮循環(huán)壽命指標(biāo)。
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