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

　　一、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)電的各項技術(shù)經(jīng)濟指標。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存。容量選的太大，一則增加投資;二則蓄電池可能會(huì )長(cháng)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)電設備中所占投資情況。

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

　　由于風(fēng)速經(jīng)常變化，電機輸出的電流時(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。針對這種實(shí)際情況，我們采用如下兩種計算方法來(lái)確定配置蓄電池容量。

　　1.電量平衡計算法。

　　計算步驟如下：

　　a.根據當地氣象部門(mén)提供的風(fēng)速資料，以十天為一時(shí)度，逐旬分別統計風(fēng)機起始工作風(fēng)速至停機風(fēng)由范圍內的不同風(fēng)速發(fā)生小時(shí)數。

　　b.根據選用的風(fēng)力發(fā)電機的P=f(V)特性曲線(xiàn)和風(fēng)速資料，計算—臺機逐旬所能發(fā)出的電量，并繪出其全年發(fā)電量過(guò)程曲線(xiàn)。圖—是根據內蒙察右后旗的風(fēng)速資料計算繪制的商都牧機廠(chǎng)ED1.5～100型風(fēng)機的年發(fā)電量過(guò)程線(xiàn)。計算得出該機在當地的風(fēng)況下，年發(fā)電量為276度。從過(guò)程線(xiàn)看出各旬的發(fā)電量變化很大，較多的四月下旬為19度，較少的二月下旬僅0.95度、相差近20倍，說(shuō)明配置蓄電池進(jìn)行儲能調節是必要的。

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

　　d.比較發(fā)電量和用電量過(guò)程線(xiàn)，以發(fā)電少于用電差值較大的時(shí)段(圖中斜線(xiàn)部分)的電量來(lái)確定所需蓄電池容量。圖中差值較大的電量為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?？側萘?304伏安時(shí)。

　　2.經(jīng)驗計算法

　　根據我們試點(diǎn)的經(jīng)驗，在察右后旗、商都地區的風(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——負載功率(瓦);

　　t——日用電小時(shí)數;

　　U——標準蓄電池電壓(一般為12伏);

　　n——電池儲備周期系數; (根據風(fēng)況而確定，一般取3～8天)

　　K——放電控制系數、(取0.75～ 0.8)

　　上式考慮了：①用電設備的額定功率，②當地氣象情況，即無(wú)風(fēng)期平均時(shí)間，⑧為了防止蓄電池過(guò)放電，放電應控制在一定程度。

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

　　選用6塊l 2伏48安時(shí)蓄電池，總容量288安時(shí)。

　　確定標準電池時(shí)，必須注意：蓄電油組的容量應能安全接受風(fēng)力發(fā)電機輸出的較大電流強度Imax。

　　二、蓄電池的運行方式

　　1.全充全放制。即風(fēng)機集中安裝，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，尤其是對小型風(fēng)機更為明顯。在村內風(fēng)小，風(fēng)機必須集中安裝在村外，架線(xiàn)又有困難的農村、浩特，適合采取這種方式。風(fēng)機可以架設在風(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：

　?、偎桦娖枯^多，增大投資和電度成本。

　?、陔娖渴褂眯瘦^低(約40%左右)。

　?、垭姵氐某浞烹娸啌Q頻繁，使用壽命較短。

　?、芙?jīng)常來(lái)回搬運電瓶給用戶(hù)造成麻煩，且容易碰壞電瓶;搬運不慎，電解液容易外漏，會(huì )造成電瓶缺液或燒壞衣服。

　　2.半浮充電運行方式。就是風(fēng)機(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)機發(fā)電向蓄電瓶充電;無(wú)風(fēng)時(shí)，由蓄電池向負載供電;有風(fēng)時(shí)，由風(fēng)機發(fā)電浮充蓄電瓶并供電。這種方式多用于單機1～3戶(hù)使用，配置的莓電瓶容量較少，投資也相應減少。采用半浮充制蓄電池的壽命一般此全充全放制長(cháng)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)電機并接在負載回路上，使電池常期處于小電流充電中。風(fēng)機在向負載供電時(shí)，風(fēng)速波動(dòng)引起的電壓波動(dòng)，通過(guò)蓄電池組起到了穩定作用，保證了正常供電。這種運行方式電池使用壽命比以上兩種方式都長(cháng)，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，整個(gè)供電設備效率可達到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。

　　三、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。對剛剛安裝風(fēng)力機，又不具備初充電條件的偏遠地方，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，搬運不方便。市場(chǎng)銷(xiāo)售的鋁酸蓄電池多是機動(dòng)車(chē)啟動(dòng)用電池，其極板結構和制造特點(diǎn)，使用在風(fēng)力發(fā)電的充放運行條件下，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，較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)，減少對極板和隔板的腐蝕，可延長(cháng)蒸發(fā)時(shí)間，還有防滲漏措施，減少了對地的放電。

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

　　四、影響蓄電池使用壽命的原因

　　1.在充電過(guò)程中，隨著(zhù)充電時(shí)間的增加，電池電動(dòng)勢E也相應地在增大。到充電終期，若端電壓V充不變，電池電動(dòng)勢E達到與V充相等時(shí)，即電池內阻Y池也降到很小，則I充也應很小。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)有穩定的較長(cháng)時(shí)間的連續充電電流，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(zhù)充電電壓的高低，甚至在充電終期會(huì )出現電流過(guò)大，不僅要多損耗發(fā)電機發(fā)出的電能，而且由于電液強烈沸騰，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，對電池的正確使用與維護較差，充放電程度掌握不好，常發(fā)生過(guò)充過(guò)放現象，且添補蒸餾水不及時(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，運動(dòng)速度加快，動(dòng)能增加，將封口膠沖裂，導致極板活性物質(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，其結構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。

　　五、蓄電池的正確使用維護

　　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。因此加強對蓄電池的使用維護，延長(cháng)其壽命，是十分重要的問(wèn)題。計算分析說(shuō)明，電池壽命延長(cháng)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(cháng)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)，嚴格按產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)的規定進(jìn)行使用和維護

　　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)比重應為1.285。

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

　　4.接線(xiàn)前，嚴格檢查電池正負極標志是否正確及單格電池有無(wú)反極現象。

　　5.電池首次注液后使用前，較好進(jìn)行3～4小時(shí)充電，對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。據資料介紹，當電液溫在10一35℃的變化范圍內，每升高或降低1℃時(shí)，蓄電池的容量約相應增大或減小額定容量的0.8%。

　　7.灌液后，在12小時(shí)內未使用，或在使用后又長(cháng)時(shí)間閑置，須按規定充電后再恢復使用。

　　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)，應立即停止使用并進(jìn)行充電。

　　10.應使用與電池極注相同材質(zhì)的電線(xiàn)卡子，若采用銅質(zhì)材料卡子時(shí)，應涂以薄層凡士林或黃油，防止腐蝕。

　　11.電池上嚴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能產(chǎn)生電火花的電器設備，防止發(fā)生火災。

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