光伏電站中蓄電池的維護

楊川

摘 要：改革開放以來，我國加大了光伏電站的建設力度，為廣大群眾提供更加方便、快捷的照明方式，同時也增加了許多光伏電站的運行及維護知識。光伏蓄電池的只要功能就是儲能，換句話說就是把太能蓄電池所提供的電能轉化成化學能，儲存在光伏蓄電池中，以供人們使用。其是保證光伏電站順利運行的關鍵部分，也是光伏電站不可或缺和很難維護的一部分。所以蓄電池的維護是整個光伏電站運行是過程中最重要的環節。

關鍵詞：鉛酸蓄電池；蓄電池維護；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鉛酸蓄電池的電動勢

鉛酸電池在充電后，其硫酸溶液內的水分子會發生作用，正極板的二氧化鉛與H2O化合后，生成穩定性差，且可離解的氧化鉛，在正極板上就出現了鉛離子，而氫氧根的離子一直在溶液中，致使正極板出現電子缺失。留在負極板上面的鉛，會與電解液內硫酸出現化學反應，生成可轉移到電解溶液的鉛離子，使負極板上就留了兩個電子。顯而易見，在蓄電池沒有接通電路時，在負極板上會多出受化學作用的電子，而正極板就缺少電子，出現電位差，其就是鉛酸蓄電池產生電動勢的主要形成原因。

1.1.2鉛酸蓄電池放電過程中的電化學反應

鉛酸電池放電的過程中，電池內部發生的化學反應主要是由于蓄電池中出現電位差，以致電池的負極板中的電子通過負載的形式直接進入到電池的正極，形成電流。同時又由于蓄電池負極板鉛原子放出電子后，形成pb2+，其與電解液中SO42-發生反應，形成溶解性較差的Pb2SO4。此外，受電力場影響，電解液內的氫離子與硫酸根離子會向電池兩極移動，電池內部就產生了電流，形成回路，確保蓄電池不斷放電。

1.1.3鉛酸蓄電池充電過程中的電化反應

鉛酸蓄電池充電時需與直流電源外接，保證在放電后的正、負極板上生成物可恢復為活性物質，將外界電能直接轉化成勢能儲存。受外界電流作用，正極板上的硫酸鉛可被解離為硫酸根負離子及二價鉛離子，同時正極電子會被外電源直接吸取，正極板上的二價鉛離子也會釋放電子進行補充，進而形成四價鉛離子，并與H2O發生反應，生成二氧化鉛。同樣受外界電流作用，負極板上的硫酸鉛被解離SO42-和pb2+，此時負極中國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，且以絨狀物的形式附著在負極板上。同時在電廠的作用下，正極形成的SO42-以及H+會向負極轉移，然而正極中的SO42-逐漸轉向正極，以形成完整的電流。

1.1.4鉛酸蘇電池充放電時電解液的變化

基于以上蓄電池電化學反應的基礎上，不難發現蓄電池在放電的時候，會消耗掉電解液內的硫酸，而生成越來越多的水，致使溶液的硫酸含量降低。而鉛酸蓄電池的充電過程，則是一個硫酸物質不斷增多，而水物質不斷減少的過程，進而形成高濃度的溶液。因此，在具體的操作過程中，通過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

蓄電池的內阻是指電流流過蓄電池內部時所受到的阻力，鉛酸蓄電池的內阻很小，需要用專門的儀器才可以測得到比較準確的結果，蓄電池修復儀一般所指的蓄電池內阻是充電態內阻，即蓄電池充滿電視的內阻。與之對應的是放電態內阻，指蓄電池充分放電后的內阻。一般說來，放電態內阻比充電態內阻大，并且不太穩定。蓄電池的內阻越大，蓄電池自身消耗掉的能量越多，其使效率越低。內阻很大的蓄電池在充電時發熱很厲害，使蓄電池的溫度急劇上升，對蓄電池和充電器的影響很大。隨著蓄電池使用次數的增多，由于電解液的消耗以及蓄電池內阻部化學物質的活性的降低，蓄電池的內阻會偶不同程度的增大，質量越差的蓄電池增大得越快。

蓄電池內阻部阻抗會因放電量增加而加大，尤其是在放電終止時阻抗最大，主要因為放電的進行使得極板產生不良導體硫酸鉛以及電解液比重下降，故放電后由務必要馬上充電，若任其持續放電，則硫酸鉛形成安定的白色晶體后，即使充電，極板的活性物質亦無法恢復原狀，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重點

閥控式鉛酸密封蓄電池在光伏電站中的維護也不是絕對安全的，還需要經常對其維護。使蓄電電池經常處于飽滿狀態是維護的基本準則，但充電過度。在平時的維護工作中應做到以下幾點：

1）嚴格把控蓄電池的過放控制點，必須依據廠家提供的各項參數來設置；

2）安裝蓄電池時要保持一定的空隙，以便于其工作時散熱，室內溫度應長期保持在25度；

3）若蓄電池出現過度放電時，應及時補充，盡量在下一次使用時電是飽滿；

4）如果在維護中發現個別有問題的蓄電池，應及時維修或更換。

4 結論

在日常生活中要注意蓄電池的維護與保養，尤其需要關注的就是定期對蓄電池進行檢查以及智能檢測，及時發現問題、解決問題，并對出現殼體變形、蓄電池漏液以及電路連接不合理等問題，及時進行科學、合理的分析，制定行之可效的解決方案，以供人們在日常的生活使用中做好對學電池的保護工作。同時，對蓄電池進行合理、科學的維護，不僅能夠延長期使用壽命，還能及時發現并消除個別過早失效的蓄電池，確保光伏電站能更持久、穩定地發展。

參考文獻

[1]陸佑楣.中國水電開發與可持續發展[J].中國三峽建設，2011（1）：4-6.

[2]高季章.中國水力發電現狀問題和政策建議[J].中國能源，2012（8）：4-7.

[3]方子云.水利建設的環境效應分析與量化[M].中國環境科學出版社，1993.

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

（作者單位：英利能源（中國）有限公司）

薛紅文

摘 要：蓄電池是維持獨立光伏電站正常運行的重要設備之一。其作用是利用太陽電池將太陽能轉換成的電能，再把電能轉化成化學能儲存在蓄電池中，當用戶需要用電時再將蓄電池中的化學能轉變成電能提供給用戶。在獨立光伏電站設計時，選擇合適的蓄電池，對于獨立光伏電站的正常運行是非常重要的。

關鍵詞：光伏電站；蓄電池；維護

引言

蓄電池是電池中的一種，它把化學能轉化為電能，供給機動車電力。蓄電池有啟動電池和牽引電池之分，而啟動電池又包括免維護電池和加蒸餾水或專用補液電池。

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成，解液是硫酸的水溶液。它的主要優點是電壓穩定、價格便宜。缺點是比能低、使用壽命短和日常維護頻繁，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，它的主要特點是負極板有較高的儲電能力，在完全干燥狀態下，能在兩年內保存所得到的電量。使用時，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免維護蓄電池

免維護蓄電池由于自身結構上的優勢，電解液的消耗量非常小，在使用壽命內基本不需要補充蒸餾水。它還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點。使用壽命一般為普通蓄電池的兩倍。市場上的免維護蓄電池也有兩種，第一種在購買時一次性加電解液以后使用中不需要維護，另一種是電池本身出廠時就已經加好電解液并封死，用戶根本就不能加補充液，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鉛酸蓄電池的電動勢

鉛酸電池在充電后，其硫酸溶液內的水分子會發生作用，正極板的二氧化鉛與H2O化合后，生成穩定性差，且可離解的氧化鉛，在正極板上就出現了鉛離子，而氫氧根的離子一直在溶液中，致使正極板出現電子缺失。留在負極板上面的鉛，會與電解液內硫酸出現化學反應，生成可轉移到電解溶液的鉛離子，使負極板上就留了兩個電子。顯而易見，在蓄電池沒有接通電路時，在負極板上會多出受化學作用的電子，而正極板就缺少電子，出現電位差，其就是鉛酸蓄電池產生電動勢的主要形成原因。

2.2鉛酸蓄電池放電過程中的電化學反應

鉛酸電池放電的過程中，電池內部發生的化學反應主要是由于蓄電池中出現電位差，以致電池的負極板中的電子通過負載的形式直接進入到電池的正極，形成電流。同時又由于蓄電池負極板鉛原子放出電子后，形成pb2+，其與電解液中SO42-發生反應，形成溶解性較差的Pb2SO4。此外，受電力場影響，電解液內的氫離子與硫酸根離子會向電池兩極移動，電池內部就產生了電流，形成回路，確保蓄電池不斷放電。

2.3鉛酸蓄電池充電過程中的電化反應

鉛酸蓄電池充電時需與直流電源外接，保證在放電后的正、負極板上生成物可恢復為活性物質，將外界電能直接轉化成勢能儲存。受外界電流作用，正極板上的硫酸鉛可被解離為硫酸根負離子及二價鉛離子，同時正極電子會被外電源直接吸取，正極板上的二價鉛離子也會釋放電子進行補充，進而形成四價鉛離子，并與H2O發生反應，生成二氧化鉛。同樣受外界電流作用，負極板上的硫酸鉛被解離SO42-和pb2+，此時負極中國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，且以絨狀物的形式附著在負極板上。同時在電廠的作用下，正極形成的SO42-以及H+會向負極轉移，然而正極中的SO42-逐漸轉向正極，以形成完整的電流。

2.4鉛酸蘇電池充放電時電解液的變化

基于以上蓄電池電化學反應的基礎上，不難發現蓄電池在放電的時候，會消耗掉電解液內的硫酸，而生成越來越多的水，致使溶液的硫酸含量降低。而鉛酸蓄電池的充電過程，則是一個硫酸物質不斷增多，而水物質不斷減少的過程，進而形成高濃度的溶液。因此，在具體的操作過程中，通過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能資源提供的，白天由太陽能轉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。由于太陽能是一種不連續、不穩定的能量，因此若白天太陽能提供的能量不能滿足夜間所需用電量，就會使蓄電池的容量不斷下降，若蓄電池經常充電不足，在蓄電池極板上剩留的部分硫酸鉛會逐漸積累成粗大的顆粒，互相凝結變硬，這時即使再充電也無法還原了，最終縮短蓄電池的使用壽命。另外過放電和過充電也會造成電池容量損失而降低使用壽命或報廢。過度過充電會引發失水，最終導致電池干涸；過度過放電會引起蓄電池極板硫酸鹽化。

4光伏蓄電池的使用和維護

（1）工作適宜溫度15～20℃。

（2）光伏蓄電池聯接的方法為：將光伏蓄電池的正極與正極、負極與負極聯接。這樣光伏蓄電池的電量就會增加一倍，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）對于新安裝或整修后第一次充電的光伏蓄電池，進行一次較長時間的充電，為初充電，應按額定容量1/10的電流來進行充電。安裝前必須測量蓄電池是否充足，如電力不足，請在陽光充足的地方對蓄電池進行8—16小時以上充電或者用交流電先把電池充足，應嚴格避免過放充電。用交流電正常充電時，最好采用分級充電方式，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間后改用常規的恒壓浮充方式。

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

（5）為光伏蓄電池配置在線監測管理技術，對光伏蓄電池進行內阻在線測量與分析，及時發現蓄電池的缺陷，及時進行維護。

（6）冬季預防光伏蓄電池凍裂，夏季避免陽光直曬，應將光伏蓄電池放于通風陰冷處。

5結語

總之，要做好蓄電池的后期運行維護管理，降低蓄電池組的運行故障，確保光伏電站的正常運行，最終實現安全可靠的用戶供電服務。

參考文獻

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

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

（作者單位：英利能源（中國）有限公司）