太陽能電站中的使用鎘鎳電池

鎘鎳蓄電池的種類較多，按外形分，有圓柱形、矩形和扣式；按電池封口結構分，有密封式和開口式；按工藝分，有全燒結式、袋式、壓成式；按電池輸出功率分，有低倍率電池、中倍率電池、高倍率電池、超高

鎘鎳蓄電池的種類較多，按外形分，有圓柱形、矩形和扣式；按電池封口結構分，有密封式和開口式；按工藝分，有全燒結式、袋式、壓成式；按電池輸出功率分，有低倍率電池、中倍率電池、高倍率電池、超高倍率電池等。低倍率電池放電電流小于0.5C 5 A；中倍率電池放電電流0.5～3.5C 5 A；高倍率電池放電電流3.5～7.0C 5 A；超高倍率電池放電電流大于7.0～15C 5 A。依據獨立光伏電站蓄電池的工作特點，選用的是低倍率袋式開口鎘鎳蓄電池。

過充電、過放電性能鎘鎳蓄電池耐過充電、過放電性能較好，除可以按標準的0.2C 5 A充電外，還可以用較大的電流0.5C 5 A或較小的電流0.05C 5 A長期充電，耐過充電是鎘鎳蓄電池的緊要特征之一。開口鎘鎳蓄電池可接受0.1C 5 A電流長期充電，而對電池性能基本無影響。

鎘鎳蓄電池可以耐過放電。過放電是指電池放電至規定的終止電壓仍持續放電，經過活化解決后，對電池性能也沒有太大的影響。這一點對光伏電站很緊要，因為在光伏電站中，蓄電池的充電電壓、電流完全依靠于太陽能，而太陽能是一種不連續、不穩定的能源。在用戶用電較少，而太陽輻射量較高時，容易使得蓄電池出現過充電的現象；當出現連續陰雨天或用戶用電較多，而太陽輻射量較低時，容易使蓄電池出現過放電的現象。

鎘鎳蓄電池使用溫度范圍較寬，可在－40～＋45℃的環境溫度下使用。在－20℃的環境溫度下能放出不少于75％的額定容量，在－40℃環境溫度下，能放出不少于20％的額定容量。鎘鎳蓄電池是高、低溫性能最好的電池由于鎘鎳蓄電池的極板結構非常堅固，具有耐腐蝕的優勢，不易發活力械破損，因此比鉛酸電池的壽命長得多。鎘鎳蓄電池在20％放電深度時的循環壽命約為7200次，在50％放電深度時的循環壽命約為4000次，在80％放電深度時的循環壽命約為2500次。

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自放電是蓄電池的本質特性，它受電極的雜質含量和電化學穩定性影響，而貯存溫度是影響自放電的緊要因素。

鎘鎳蓄電池的自放電率較小。它在充電后放置初期自放電較多，經過一段時間逐漸減少。在溫度較低的情況下（－10～－5℃），幾乎沒有自放電現象，但環境溫度升高，自放電就分明增加，如在20℃環境溫度下，蓄電池擱置30天，容量損失11％～18％；環境溫度升高到40℃時，擱置30天，容量損失達20％～25％　盡管鎘鎳蓄電池具有良好的性能，但要使其達到設計壽命，良好的維護管理是必不可少的。針對鎘鎳蓄電池的特性，在使用過程中需在以下幾方面加以留意。電解液的選用鎘鎳蓄電池電解液使用氫氧化鉀（KOH）溶液，為提高蓄電池的容量和使用壽命，常加入少量的氫氧化鋰（LiOHH 2 O）。依據使用環境溫度的不同，電解液的配制要求也不相同，其配制。電解液的比重以20℃為標準。溫度升高時比重下降，溫度降低時比重上升。因此比重測定時，非得測溫度，并且換算成基準20℃。其換算式為：D 20＝D t＋0.00052（t－20）式中：D 20為20℃換算比重；D t為t℃實測比重；t為電解液溫度。電解液的質量對于蓄電池的性能有很大的影響。當電解液中混入雜質時，其特性及壽命都受到蓄電池在充電過程中，由于水分蒸發和水的分析，電解液面會慢慢下降，濃度升高。降至電解液面下線時需及時補加水。若未能及時加水，極板露出持續充電，伴隨而來的是內部阻抗下降，充電電流增加，液面持續下降，這種惡性循環直到燒壞。

補加水時，水位不能超過液面上線，超過上線電解液會溢出泄漏，若未及時解決，則在蓄電池槽蓋上會有白色結晶粉末（爬堿），它將引起導電不良、接觸電阻增大、自放電加強、絕緣強度降低。使用的水非得是清潔水或蒸餾水，若使用了不純凈的水，將會導致蓄電池性能下降，使用壽命減少。盡管鎘鎳蓄電池具有良好的溫度特性，但蓄電池的最佳工作溫度范圍在25±10℃，當使用環境溫度過高或過低，都會影響蓄電池的使用壽命或放電效率。獨立光伏電站大都建在條件艱苦的高海拔、高寒地區。因此需要留意如下幾點：設計時要考慮蓄電池室的保溫性能，這對蓄電池的正常運行和使用壽命有著筆直關系。由于蓄電池安放房間內嚴禁吸煙、生火取暖和有明火出現，所以采用集熱、保溫性能良好的太陽能采暖機房是較為有效可行的措施。

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充電控制器要具備溫度補償功能。有文獻報道，當環境溫度為－10℃時，以1.50V進行恒壓充電，然后進行恒流放電（至1.0V），放電容量為66.4％；若以1.55V進行恒壓充電，然后進行恒流放電（至1.0V），放電容量為79.0％。所以在環境溫度較低的情況下進行充電時，應適當提高蓄電池的充電電壓，以達到較好的充電效果。

在獨立光伏電站中為滿足設計要求，就非得將單體蓄電池進行串并聯連接而組成蓄電池包。蓄電池包在運行中，不論是充電還是放電，流過各個單體電池的電流是相同的。如果單體蓄電池的性能平均性差，那么它們在充放電過程中的電壓值相差就大，蓄電池包電壓均勻值就不能代表單體蓄電池的電壓值，因而依據該均勻值來對蓄電池包的工作狀態進行控制時，就會使部分單體蓄電池處于不利的工作狀態，長此已久會使個別單體蓄電池提前失效。當出現單體蓄電池提前失效的情況，那么在蓄電池包充電的過程中，在整組電池尚未洋溢電時，失效電池已處于過充電狀態；在放電過程中，在整組電池尚未放完電時，失效電池已處于過放電狀態。這種現象日積月累就會影響整組電池的性能，最終影響蓄電池包的使用壽命。

因此，在蓄電池選型時要求單體蓄電池的一致性能要好，并且在運輸條件準許的情況下盡量選用單體容量大的蓄電池，以減少蓄電池并聯。另外，每半年要對蓄電池進行1～2次維護工作，主要是測量記錄單體蓄電池電壓、內阻等參數，將實際測量數據與原始數據進行比較，一旦發現個別單體電池的差異加大，應及時進行活化解決或更換。

光伏發電系統中蓄電池每日的充電電量是隨太陽輻照度而變化，會造成蓄電池有時充電不足，導致蓄電池容量下降。因此，當電站運行一段（如1～3個月左右）時間后，蓄電池應進行反復放電－充電循環操作，即在晴好的天氣狀況下，將蓄電池儲存的電全部放完，然后再給蓄電池充分電，經過2～3個循環后，電站再持續使用。

[NextPage] 蓄電池及其周圍應保持清潔和干燥。充電過程中由于微量的堿霧發生，附著在蓋板上。堿霧蘊含空氣中的水分，也是蓋板及導電部分腐蝕的原由。因此應定期用濕布拂拭。不要用干布或用有機溶劑拂拭，以避免發生靜電引火爆炸或破壞有機部件（電池槽、蓋等）。

蓄電池室要有良好的通風設施；室內嚴禁存放酸類物質，所有容器及工具不準許與酸性電池混用；每半年應至少進行一次電池單體間連接螺絲的擰緊工作，以防松動，造成接觸不良，引發其他故障；除更換電池外，不得隨意拆、裝電池。在維護或更換蓄電池時，使用工具（如扳手等）非得帶絕緣套，嚴禁帶手表等物操作，以防短路。

鎘鎳蓄電池在耐過充電、過放電能力、對使用工作環境溫度的要求以及使用壽命等方面具有良好的性能，但還應增強和重視對蓄電池的維護使用工作，針對蓄電池不同的特點、特性提出不同的維護要求，并通過不斷摸索和積累經驗，最大限度地提高鎘鎳蓄電池的使用壽命，降低電站運行成本。

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