風是一種潛力很大的新能源，十八世紀初，橫掃英法兩國的一次狂暴大風，吹毀了四百座風力磨坊、八百座房屋、一百座教堂、四百多條帆船，并有數(shù)千人受到傷害，二十五萬株大樹連根拔起。僅就拔樹一事而論，風在數(shù)秒鐘內(nèi)就發(fā)出了一千萬馬力（即750萬千瓦；一馬力等于0.75千瓦）的功率！有人估計過，地球上可用來發(fā)電的風力資源約有100億千瓦，幾乎是現(xiàn)在全世界水力發(fā)電量的10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量，只有風力在一年內(nèi)所提供能量的三分之一。因此，國內(nèi)外都很重視利用風力來發(fā)電，開發(fā)新能源。在小型風力發(fā)電設(shè)備中，蓄電池是重要的輔助設(shè)備之一。蓄電池在直流發(fā)供電系統(tǒng)中起著貯存電能和穩(wěn)定電壓的重要作用。

　　一、蓄電池容量的確定

　　所謂蓄電池的容量，是指充滿電的蓄電池用一定的電流放電至規(guī)定放電終止電壓的放電量，通常采用如下兩種表示方法：安時容量=放電電流×放電時間；瓦時容量=安時容量×平均放電電壓。通常采用第一種表示方法，所以確定蓄電池組的容量時，應考慮放電電流的大小和放電時間的長短。

　　蓄電池容量配置的是否合理，直接影響風力發(fā)電的各項技術(shù)經(jīng)濟指標。容量選的小了，多風時發(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；二則蓄電池可能會長期處于充電不滿狀態(tài)，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(fā)電設(shè)備中所占投資情況。

　　一般常規(guī)充電是"兩階段恒電流充電",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(fā)電的情況，則不同于常規(guī)充電。

　　由于風速經(jīng)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，我們采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(jù)當?shù)貧庀蟛块T提供的風速資料，以十天為一時度，逐旬分別統(tǒng)計風機起始工作風速至停機風由范圍內(nèi)的不同風速發(fā)生小時數(shù)。

　　b.根據(jù)選用的風力發(fā)電機的P=f（V）特性曲線和風速資料，計算-臺機逐旬所能發(fā)出的電量，并繪出其全年發(fā)電量過程曲線。圖-是根據(jù)內(nèi)蒙察右后旗的風速資料計算繪制的商都牧機廠ED1.5~100型風機的年發(fā)電量過程線。計算得出該機在當?shù)氐娘L況下，年發(fā)電量為276度。從過程線看出各旬的發(fā)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(diào)節(jié)是必要的。

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

　　d.比較發(fā)電量和用電量過程線，以發(fā)電少于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?cè)萘?304伏安時。

　　2.經(jīng)驗計算法

　　根據(jù)我們試點的經(jīng)驗，在察右后旗、商都地區(qū)的風況下，也可采用以下公式簡便估算所需電池容量。即 請登陸：輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息

　　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(shù)；

　　U--標準蓄電池電壓（一般為12伏）；

　　n--電池儲備周期系數(shù)； （根據(jù)風況而確定，一般取3~8天）

　　K--放電控制系數(shù)、（取0.75~ 0.8）

　　上式考慮了：①用電設(shè)備的額定功率，②當?shù)貧庀笄闆r，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。

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

　　選用6塊l 2伏48安時蓄電池，總?cè)萘?88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(fā)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(fā)電是受風制約的，尤其是對小型風機更為明顯。在村內(nèi)風小，風機必須集中安裝在村外，架線又有困難的農(nóng)村、浩特，適合采取這種方式。風機可以架設(shè)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(jīng)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(fā)電）和電瓶并聯(lián)供電的工作方式。不用電時（白天），由風機發(fā)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(fā)電浮充蓄電瓶并供電。這種方式多用于單機1~3戶使用，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(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(wěn)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(shè)備效率可達到60-70%.察右后旗韓勿拉風力發(fā)電站就是采用這種方式進行工作的。 請登陸：輸配電設(shè)備網(wǎng) 瀏覽更多信息

　　三、蓄電池的類型選擇

　　蓄電池是電池中的一種，它的作用是能把有限的電能儲存起來，在合適的地方使用。它的工作原理就是把化學能轉(zhuǎn)化為電能。它用填滿海綿狀鉛的鉛板作負極，填滿二氧化鉛的鉛板作正極，并用1.28%的稀硫酸作電解質(zhì)。在充電時，電能轉(zhuǎn)化為化學能，放電時化學能又轉(zhuǎn)化為電能。電池在放電時，金屬鉛是負極，發(fā)生氧化反應，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復到放電前的狀態(tài)，組成化學電池。

　　蓄電池有多種類型，目前，風力發(fā)電普通采用于荷鉛酸蓄電池。這種電池灌液后，經(jīng)過30分鐘，待液溫為l 5℃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(yōu)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(jié)構(gòu)和制造特點，使用在風力發(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。在容量較大的風力發(fā)電站中，最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℃時約在1.21左右），減少對極板和隔板的腐蝕，可延長蒸發(fā)時間，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(qū)也有少量使用。堿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(jīng)濟上考慮，我們認為在小型風力發(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(nèi)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(fā)電在充電中，沒有穩(wěn)定的較長時間的連續(xù)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(xiàn)電流過大，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，冒氣過甚，電液溫度太高，會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)生過充過放現(xiàn)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(chǎn)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(zhì)過早的脫落，這些是影響壽命的主要原因。

　　3.電瓶制造質(zhì)量差，其結(jié)構(gòu)和電氣性能不適合風力發(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

　　隨著蓄電池生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展和完善，蓄電池組作為重要的儲能設(shè)備和應急不間斷供電電源已經(jīng)被廣泛應用于各行各業(yè)。其具有良好的可逆性、電壓特性平穩(wěn)、使用壽命長、適用范圍廣、原材料豐富等優(yōu)點。但蓄電池的化學儲能方式必然受環(huán)境及外部供電條件等多種因素的影響，而且蓄電池長期處于后備待機狀態(tài)，使其性能的變化不易被及時發(fā)現(xiàn)，很可能導致用電故障時其失效。為了保證蓄電池在供電故障時能發(fā)揮功效，一方面需要定期對蓄電池進行放電試驗驗證其性能，另一方面還一套日常實時監(jiān)控蓄電池組內(nèi)阻變化情況的監(jiān)控系統(tǒng)也是必不可少的。這不但能大大降低故障的發(fā)生率，還可以協(xié)助維護人員開展定期蓄電池放電檢測工作。

　　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(chǎn)品說明書的規(guī)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制，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(fā)現(xiàn)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志是否正確及單格電池有無反極現(xiàn)象。

　　5.電池首次注液后使用前，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后方可使用。

　　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(jù)資料介紹，當電液溫在10一35℃的變化范圍內(nèi)，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.灌液后，在12小時內(nèi)未使用，或在使用后又長時間閑置，須按規(guī)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，應立即停止使用并進行充電。

　　10.應使用與電池極注相同材質(zhì)的電線卡子，若采用銅質(zhì)材料卡子時，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(shè)能產(chǎn)生電火花的電器設(shè)備，防止發(fā)生火災。

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