【12v100ah蓄电池怎么充电】光伏储能技术综合分析与介绍收集

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1.简介：

大容量电池储能系统应用于电力系统已有20多年，初期主要用于隔离电网的频率调节、热备用、压力调节、备份等。电池储能系统在新能源系统联动中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末，德国在Herne1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场中分别配置了1.2MWh容量的电池存储系统，提供了削峰、不间断供电和提高电能质量的功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW风力发电厂安装了6MW /6MWh的VRB(电流电池)储能系统，以抑制输出功率波动。2014年8月18日，国家风光存储示范工程220千伏智能变电站成功启动。作为国家电网公司建设坚强智能电网的第一个示范项目，国家风光存储示范土地是目前国内最大的并网太阳能光伏电站、国内陆上独立容量最大的风电场、世界上最大的化学储能电站、智能化运营水平最高、运营方式最多样化的新能源示范项目。

在电网中应用储能电站(系统)的目的主要是考虑几个主要功能应用：“负荷调节、新能源接入、线路损耗补偿、电力补偿、电能质量提高、电网运行、峰谷切割”。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗地解释，储能电站就像水库一样，可以储存电动低谷机的多余水，然后再拿出电力最高峰，减少电力浪费。此外，储能电站可以减少线路损耗，延长线路和设备的使用寿命。

国内从2014年开始大规模开发能源互联网和能源存储系统，本文主要简要介绍能源存储系统。

图1

2离网储能系统

离网光伏发电系统又称独立光伏发电系统，主要由PV部件、DC/DC充电控制器、离网逆变器和负载组成。

图2

脱离网络系统由以下组件组成：

电池部件、光伏充电放电控制器、电池组、离网逆变器、交流/直流负载

光伏充电放电控制器主要用于控制蓄电池的充电、放电，保护蓄电池过度充电和放电。离网逆变器、离网逆变器的作用是将直流能量转换为交流功率，提供给负载使用设备。

我们常见的离网储能系统是太阳能路灯。光伏组件、烟盒大小的控制器、几十瓦LED灯、电池组或电池组。可以提供夜间照明。

更大的互联网存储系统就是“用户系统”。作者2006年刚进入的时候，国内光伏产业正在萌芽。国家为了解决青海、西藏、西北地区的畜牧业电力问题，进行了几次“光明工程”。就是一户送一套光光“用户系统”。

(当时150Wp多晶硅也买了20元1瓦。)一台家用系统约300W，两个电池板，一个控制逆变器，2-4个12V100AH电池。晚上可以看到LCD电池、LED灯、小马达(西藏人混合了酥油和牛奶的机器)

更大的脱离电网发电站，作者参与太多了。其中比较经典的是北京惠能阳光“青海玉树宗达史”100千瓦离开互联网太阳发电站。这个寺庙有200多个喇嘛，每天使用100度电，这个发电站的建设解决了这个喇嘛的用电问题。

图-3

并网储能系统

图-4

3.1系统组件

在图4方案中，储能电站(系统)主要与光伏并网发电应用一起工作，因此整个系统是一个发电系统，包括光伏模块阵列、光伏控制器、电池组、电池管理系统(BMS)、逆变器和相应的储能电站联合控制调度系统等。

光伏模块阵列利用太阳能电池板的光伏效应，将光能转换为电能，然后给锂电池组充电，用逆变器将直流转换为交流电，为负载供电。智能控制器根据日照强度和负载的变化，不断切换和调整电池组的工作状态。也就是说，将调整后的电力直接发送到直流或交流负载。另一方面，把多余的电送到蓄电池储存起来。当发电量不能满足负载需求时，控制器将蓄电池的功率发送到负载，以保证整个系统工作的连续性和稳定性。并网逆变器系统由多台逆变器组成，将蓄电池的DC作为标准380V市电通过用户端低压电网或升压变压器供应给高压电网。锂离子电池组在系统中同时调节能量和负载平衡。它将光伏发电系统输出的电能转换为化学能，并储存起来，供电力不足时使用。

3.2 电池选择

作为配合光伏发电接入，实现削峰填谷、负荷补偿，提高电能质量应用的储能电站，储能电池是非常重要的一个部件，必须满足以下要求：

容易实现多方式组合，满足较高的工作电压和较大工作电流;电池容量和性能的可检测和可诊断，使控制系统可在预知电池容量和性能的情况下实现对电站负荷的调度控制;高安全性、可靠性：在正常使用情况下，电池正常使用寿命不低于15年;在极限情况下，即使发生故障也在受控范围，不应该发生爆炸、燃烧等危及电站安全运行的故障;具有良好的快速响应和大倍率充放电能力，一般要求5-10倍的充放电能力;较高的充放电转换效率;易于安装和维护;具有较好的环境适应性，较宽的工作温度范围。

几种电池性能比较

从初始投资成本来看，锂离子电池有较强的竞争力，钠硫电池和全钒液流电池未形成产业化，供应渠道受限，较昂贵。从运营和维护成本来看，钠硫需要持续供热，全钒液流电池需要泵进行流体控制，增加了运营成本，而锂电池几乎不需要维护。根据国内外储能电站应用现状和电池特点，建议储能电站电池选型主要为磷酸铁锂电池。不建议使用铅酸电池的原因是电池寿命问题，大品牌铅酸蓄电池在频繁充放电的情况下大约只有2.5-3年的寿命，锂电池的寿命会长很多。

3.3 能量管理系统

在储能电站中，储能电池往往由几十串甚至几百串以上的电池组构成。由于电池在生产过程和使用过程中，会造成电池内阻、电压、容量等参数的不一致。这种差异表现为电池组充满或放完时串联电芯之间的电压不相同，或能量的不相同。这种情况会导致部分过充，而在放电过程中电压过低的电芯有可能被过放，从而使电池组的离散性明显增加，使用时更容易发生过充和过放现象，整体容量急剧下降，整个电池组表现出来的容量为电池组中性能最差的电池芯的容量，最终导致电池组提前失效。因此，对于磷酸铁锂电池电池组而言，均衡保护电路是必须的。当然，锂电池的电池管理系统不仅仅是电池的均衡保护，还有更多的要求以保证锂电池储能系统稳定可靠的运行。

1单体电池电压均衡功能

此功能是为了修正串联电池组中由于电池单体自身工艺差异引起的电压、或能量的离散性，避免个别单体电池因过充或过放而导致电池性能变差甚至损坏情况的发生，使得所有个体电池电压差异都在一定的合理范围内。要求各节电池之间误差小于±30mv。(电动汽车刚刚突破这个瓶颈，)

2电池组保护功能

单体电池过压、欠压、过温报警，电池组过充、过放、过流报警保护，切断等。

3采集的数据主要有:

单体电池电压、单体电池温度(实际为每个电池模组的温度)、组端电压、充放电电流，计算得到蓄电池内阻。

通讯接口：采用数字化通讯协议IEC61850。在储能电站系统中，需要和调度监控系统进行通讯，上送数据和执行指令。

4诊断功能

BMS应具有电池性能的分析诊断功能，能根据实时测量蓄电池模块电压、充放电电流、温度和单体电池端电压、计算得到的电池内阻等参数，通过分析诊断模型，得出单体电池当前容量或剩余容量(SOC)的诊断，单体电池健康状态(SOH)的诊断、电池组状态评估，以及在放电时当前状态下可持续放电时间的估算。根据电动汽车相关标准的要求《锂离子蓄电池总成通用要求》(目前储能电站无相关标准)，对剩余容量(SOC)的诊断精度为5%，对健康状态(SOH)的诊断精度为8%。

5热管理

锂电池模块在充电过程中，将产生大量的热能，使整个电池模块的温度上升，因而，BMS应具有热管理的功能。

6故障诊断和容错

若遇异常，BMS应给出故障诊断告警信号，通过监控网络发送给上层控制系统。对储能电池组每串电池进行实时监控，通过电压、电流等参数的监测分析，计算内阻及电压的变化率，以及参考相对温升等综合办法，即时检查电池组中是否有某些已坏不能再用的或可能很快会坏的电池，判断故障电池及定位，给出告警信号，并对这些电池采取适当处理措施。当故障积累到一定程度，而可能出现或开始出现恶性事故时，给出重要告警信号输出、并切断充放电回路母线或者支路电池堆，从而避免恶性事故发生。采用储能电池的容错技术，如电池旁路或能量转移等技术，当某一单体电池发生故障时，以避免对整组电池运行产生影响。

管理系统对系统自身软硬件具有自检功能，即使器件损坏，也不会影响电池安全。确保不会因管理系统故障导致储能系统发生故障，甚至导致电池损坏或发生恶性事故。

7其它保护技术

对于电池的过压、欠压、过流等故障情况，采取了切断回路的方式进行保护。对瞬间的短路的过流状态，过流保护的延时时间一般至少要几百微秒至毫秒，而短路保护的延时时间是微秒级的，几乎是短路的瞬间就切断了回路，可以避免短路对电池带来的巨大损伤。在母线回路中一般采用快速熔断器，在各个电池模块中，采用高速功率电子器件实现快速切断。

8蓄电池在线容量评估SOC

在测量动态内阻和真值电压等基础上，利用充电特性与放电特性的对应关系，采用多种模式分段处理办法，建立数学分析诊断模型，来测量剩余电量SOC。分析锂电池的放电特性,基于积分法采用动态更新电池电量的方法,考虑电池自放电现象,对电池的在线电流、电压、放电时间进行测量;预测和计算电池在不同放电情况下的剩余电量，并根据电池的使用时间和环境温度对电量预测进行校正，给出剩余电量SOC的预测值。

为了解决电池电量变化对测量的影响，可采用动态更新电池电量的方法，即使用上一次所放出的电量作为本次放电的基准电量，这样随着电池的使用，电池电量减小体现为基准电量的减小;同时基准电量还需要根据外界环境温度变化进行相应修正。

4.建议

储能系统、微型电网系统投资很大，蓄电池的成本相当高。作者做过的测算，一个厂用储能系统(夜间低谷从电网取电储能，白天高峰释放)峰谷电价差距要达到0.5-0.7元锂电池储能才能达到微利。储能系统技术复杂，非专业设计院无法设计，要各个设备厂家紧密配合。

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