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一种新型独立太阳能发电系统充放电电路拓扑

发布时间:2019-10-13 06:41:12 编辑:笔名

  一种新型独立太阳能发电系统充放电电路拓扑

  图2 光伏电池输出变量Pmax,Voc和Isc的相对值(对应于25℃时)与温度的关系

  2.2 铅酸蓄电池充放电特性

  目前,免维护铅酸蓄电池作为储能设备,由于维护量小,使用方便等优点,在光伏系统中得到大量应用。在独立太阳能发电系统中,其充放电方式与传统充放电方式不同,既要因夜间带负荷而需要循环充放电,又要在蓄电池快充满时进行浮充。而铅酸蓄电池有其充放电特性,如不按照其充放电特性进行充放电就会造成损坏且效率较低,日常的合理维护措施是必不可少的。目前,在光伏系统中蓄电池是一个薄弱环节,铅酸蓄电池用于光伏系统后寿命缩短,限制了光伏系统的使用寿命,增加了系统的成本和维护费用。研究发现,问题在于蓄电池用于光伏时,充电电流较小和充电时间受限。涓流充电和部分放电容易造成电极上树枝状晶体的生长,导致所谓的记忆效应,蓄电池的充电容量将会降低;强行过充电会使电解液分解,产生气体,造成电解液的丢失[2]。也有人指出,在光伏系统中限制蓄电池寿命的主要因素是蓄电池中的酸分层。在光伏系统中,由于蓄电池一般都处于欠充状态,进一步扩大了蓄电池底部和顶部的硫酸浓度之差,加剧了硫酸盐化和容量损失。同时小电流放电下所形成的PbSO4结晶颗粒粗大,这种结晶溶解困难,最终影响了蓄电池的寿命。在光伏系统中,蓄电池的放电率要比蓄电池应用在其他场合低[3]。

  光伏电池板比较昂贵,在目前的光伏发电效率下,最大限度地节约所发出的电能是降低成本的一个有效途径,因此,要尽可能地存储和利用所发出的电能,减少光伏电池的空运行。而光伏系统的特点决定了铅酸蓄电池欠充的可能性比较大。目前,在设计光伏系统时,将光伏电池和负载及蓄电池进行固定匹配[4][5],同时,存在上面空运行和欠充两个问题,其基本电路结构如图3所示。DC/DC变换器的输出端直接与蓄电池和负载相连,这样做可以避免过充,但却无法解决可能出现的欠充,蓄电池缺乏有效保护,得不到最佳充电,长此下去将导致蓄电池寿命降低,增加了系统维护费用。另外,当光伏电池输出功率较大时,由于负载一般不随意变化,在一定时间段内就可能出现充电功率过大现象,需要启动保护电路限制充电强度,这样势必会造成能源浪费,间接地增加了系统发电成本。同样,由于负载的不确定性,在蓄电池单独供电时就会出现所有电池单元部分放电现象,即蓄电池不能完全放电,这样对蓄电池也是有害的。

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