蓄電池:風力發電中的重要設備[朗讀]

在小型風力發電設備中，蓄電池是重要的輔助設備之一。蓄電池在直流發供電系統中起著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，直接影響風力發電的各項技術經濟指標。容量選的小了，多風時發出的富餘電量得不到充分儲存。容量選的太大，一則增加投資;二則蓄電池可能會長期處於充電不滿狀態，將會影響蓄電池的效率和使用壽命。表一為蓄電池在風力發電設備中所占投資情況。
一般常規充電是「兩階段恆電流充電」，此法既不浪費電力，充電時間短，對延長蓄電池使用壽命有利，同時計算蓄電池容量也容易得多。風力發電的情況，則不同於常規充電。
由於風速經常變化，電機輸出的電流時大時小，時有時無，這樣蓄電池充電電流和所需充電時間就很難確定。針對這種實際情況，我們採用如下兩種計算方法來確定配置蓄電池容量。
1.電量平衡計算法。
計算步驟如下：
a.根據當地氣象部門提供的風速資料，以十天為一時度，逐旬分別統計風機起始工作風速至停機風由範圍內的不同風速發生小時數。
b.根據選用的風力發電機的p=f(v)特性曲線和風速資料，計算—台機逐旬所能發出的電量，並繪出其全年發電量過程曲線。圖—是根據內蒙察右後旗的風速資料計算繪製的商都牧機廠ed1.5~100型風機的年發電量過程線。計算得出該機在當地的風況下，年發電量為276度。從過程線看出各旬的發電量變化很大，最多的四月下旬為19度，最少的二月下旬僅0.95度、相差近20倍，說明配置蓄電池進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，並給出全年用電量過程線。附圖中虛線所示。
d.比較發電量和用電量過程線，以發電少於用電差值最大的時段(圖中斜線部分)的電量來確定所需蓄電池容量。圖中差值最大的電量為2。3度。需配置2300伏安時電池，實際選用12伏48安時蓄電池4塊。總容量2304伏安時。
2.經驗計算法。
根據我們試點的經驗，在察右後旗、商都地區的風況下，也可採用以下公式簡便估算所需電池容量。即式中：q——所需配置蓄電池容量(安時);
p——負載功率(瓦);
t——日用電小時數;
u——標準蓄電池電壓(一般為12伏);
n——電池儲備周期係數;(根據風況而確定，一般取3~8天)。
k——放電控制係數、(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，即無風期平均時間，⑧為了防止蓄電池過放電，放電應控制在一定程度。
仍以察右後旗為例，安裝一台100瓦機，供3戶用電，每戶裝設12伏15瓦的燈泡2隻平均每天照明5小時，計算所需配置的蓄電池容量。(儲備係數取6，放電控制係數取0.8)代入公式得：
選用6塊l2伏48安時蓄電池，總容量288安時。
確定標準電池時，必須注意：蓄電油組的容量應能安全接受風力發電機輸出的最大電流強度imax
二、蓄電池的運行方式。
1.全充全放制。即風機集中安裝，集中充電，電瓶分散到戶，每戶兩塊電瓶輪換使用。
風力發電是受風制約的，尤其是對小型風機更為明顯。在村內風小，風機必須集中安裝在村外，架線又有困難的農村、浩特，適合採取這種方式。風機可以架設在風能較佳的場地上，得以充分利用風能。電瓶輪換使用能保證滿充滿放。缺點是：
①所需電瓶較多，增大投資和電度成本。
②電瓶使用效率較低(約40%左右)。
③電池的充放電輪換頻繁，使用壽命較短。
④經常來回搬運電瓶給用戶造成麻煩，且容易碰壞電瓶;搬運不慎，電解液容易外漏。
會造成電瓶缺液或燒壞衣服。
2.半浮充電運行方式。就是風機(直流發電)和電瓶並聯供電的工作方式。不用電時(白天)，由風機發電向蓄電瓶充電;無風時，由蓄電池向負載供電;有風時，由風機發電浮充蓄電瓶並供電。這種方式多用於單機1~3戶使用，配置的莓電瓶容量較少，投資也相應減少。採用半浮充制蓄電池的壽命一般此全充全放制長些，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，將電池組和風力發電機並接在負載迴路上，使電池常期處於小電流充電中。風機在向負載供電時，風速波動引起的電壓波動，通過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，而且所需的蓄電池容量大為減少，電能效率提高，簡化了電池維護，整個供電設備效率可達到60—70%。察右後旗韓勿拉風力發電站就是採用這種方式進行工作的。
三、蓄電池的類型選擇。
蓄電池有多種類型，目前，風力發電普通採用於荷鉛酸蓄電池。這種電池灌液後，經過30分鐘，待液溫為l5℃時即可使用，不需要進行初充電。對剛剛安裝風力機，又不具備初充電條件的偏遠地方，立即可以用電，是很優越的。這種電池的缺點是體積和重量較大，搬運不方便。市場銷售的鋁酸蓄電池多是機動車啟動用電池，其極板結構和製造特點，使用在風力發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。在容量較大的風力發電站中，最好採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℃時約在1.21左右)，減少對極板和隔板的腐蝕，可延長蒸發時間，還有防滲漏措施，減少了對地的放電。
鹼性蓄電池體積小。重量輕，使用壽命可達15年左右，在我區也有少量使用。鹼性電池壽命雖然比酸性電池長5—7倍，但其價格卻高出酸性電池10幾倍。從經濟上考慮，我們認為在小型風力發電中還是使用於荷鉛酸蓄電池較有利。
四、影響蓄電池使用壽命的原因。
1.在充電過程中，隨著充電時間的增加，電池電動勢e也相應地在增大。到充電終期，若端電壓v充不變，電池電動勢e達到與v充相等時，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。
而風力發電在充電中，沒有穩定的較長時間的連續充電電流，不能按照一定的充電率進行充電，而是由風的大小來主宰著充電電壓的高低，甚至在充電終期會出現電流過大，不僅要多損耗發電機發出的電能，而且由於電液強烈沸騰，冒氣過甚，電液溫度太高，會使電池極板活性物質受到衝擊而加速脫落，從而減少蓄電池的使用壽命。
2.由於用戶缺乏有關知識，對電池的正確使用與維護較差，充放電程度掌握不好，常發生過充過放現象，且添補蒸餾水不及時，造成部分極板硫化。或在加液時不注意液溫(灌注新電瓶時)，使電池液溫升很高，產生過大的冒泡沸騰，運動速度加快，動能增加，將封口膠沖裂，導致極板活性物質過早的脫落，這些是影響壽命的主要原因。
3.電瓶製造質量差，其結構和電氣性能不適合風力發電使用條件的要求，也要降低使用壽命。
五、蓄電池的正確使用維護。
在小型風力發電個，蓄電池造價占總造價的24~46%，年折舊費占成本總額的50%以上，這是由於蓄電池價格高，使用壽命短所致。因此加強對蓄電池的使用維護，延長其壽命，是十分重要的問題。計算分析說明，電池壽命延長一年，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其壽命，在使用中必須做到以下各點：
1.要了解鉛酸電池的特點，嚴格按產品說明書的規定進行使用和維護。
2.電液必須用化學純硫酸與合格的蒸餾水配製，在寒冷的地方，液溫在15℃時比重應為1.285。
3.電池液面應高出極板10—15毫米。使用時，發現液面過低就要及時添加蒸餾水。
4.接線前，嚴格檢查電池正負極標誌是否正確及單格電池有無反極現象。
5.電池首次注液後使用前，最好進行3~4小時充電，對其使用性能將更有利。非干荷電池必須進行初充電後方可使用。
6.電液溫度應保持在20℃左右，即使在充電過程中電液溫度也不得超過35℃。特別在冬季要注意防凍。據資料介紹，當電液溫在10一35℃的變化範圍內，每升高或降低1℃時，蓄電池的容量約相應增大或減小額定容量的0.8%。
7.灌液後，在12小時內未使用，或在使用後又長時間閒置，須按規定充電後再恢復使用。來源:tede.cn
8.經常旋上注液口膠塞，但要使通氣孔暢通，使汽體能夠逸出。要保持電瓶乾燥清潔，避免電池外自放電。
9.電液比重下降到1。175時，應立即停止使用並進行充電。
10.應使用與電池極注相同材質的電線卡子，若採用銅質材料卡子時，應塗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生電火花的電器設備，防止發生火災。
減少，電能效率提高，簡化了電池維護，整個供電設備效率可達到60—70%。察右後旗韓勿拉風力發電站就是採用這種方式進行工作的。
六、蓄電池的類型選擇。
蓄電池有多種類型，目前，風力發電普通採用於荷鉛酸蓄電池。這種電池灌液後，經過30分鐘，待液溫為l5℃時即可使用，不需要進行初充電。