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一種蓄電池在風力發電中的實現
2011-11-22 來源:中國風能設備網

今天辽宁35选7开奖结果查询 www.kwroa.com 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,風在數秒鐘內就發出了一千萬馬力(即750萬千瓦;一馬力等于0.75千瓦)的功率!有人估計過,地球上可用來發電的風力資源約有100億千瓦,幾乎是現在全世界水力發電量的10倍。目前全世界每年燃燒煤所獲得的能量,只有風力在一年內所提供能量的三分之一。因此,國內外都很重視利用風力來發電,開發新能源。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
  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,直接影響風力發電的各項技術經濟指標。容量選的小了,多風時發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,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。風力發電的情況,則不同于常規充電。
  由于風速經常變化,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?;纈煞段詰牟煌縊俜⑸∈筆?。
  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-臺機逐旬所能發出的電量,并繪出其全年發電量過程曲線。圖-是根據內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,并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。總容量2304伏安時。
  2.經驗計算法
  根據我們試點的經驗,在察右后旗、商都地區的風況下,也可采用以下公式簡便估算所需電池容量。即 請登陸:輸配電設備網 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;
  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,適合采取這種方式。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:
 ?、偎璧縉拷隙?,增大投資和電度成本。
 ?、詰縉渴褂瞇式系停ㄔ?0%左右)。
 ?、鄣緋氐某浞諾緶只黃搗?,使用壽命較短。
 ?、芫@椿匕嵩說縉扛沒г斐陜櫸?,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)和電瓶并聯供電的工作方式。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%.察右后旗韓勿拉風力發電站就是采用這種方式進行工作的。 請登陸:輸配電設備網 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。在充電時,電能轉化為化學能,放電時化學能又轉化為電能。電池在放電時,金屬鉛是負極,發生氧化反應,被氧化為硫酸鉛;二氧化鉛是正極,發生還原反應,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,組成化學電池。
  蓄電池有多種類型,目前,風力發電普通采用于荷鉛酸蓄電池。這種電池灌液后,經過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,其極板結構和制造特點,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。從經濟上考慮,我們認為在小型風力發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受到沖擊而加速脫落,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?;蛟詡右菏輩蛔⒁庖何攏ü嘧⑿碌縉渴保?,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.電瓶制造質量差,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
  隨著蓄電池生產技術的發展和完善,蓄電池組作為重要的儲能設備和應急不間斷供電電源已經被廣泛應用于各行各業。其具有良好的可逆性、電壓特性平穩、使用壽命長、適用范圍廣、原材料豐富等優點。但蓄電池的化學儲能方式必然受環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,使其性能的變化不易被及時發現,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控蓄電池組內阻變化情況的監控系統也是必不可少的。這不但能大大降低故障的發生率,還可以協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志是否正確及單格電池有無反極現象。
  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,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小時內未使用,或在使用后又長時間閑置,須按規定充電后再恢復使用。
  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的電線卡子,若采用銅質材料卡子時,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能產生電火花的電器設備,防止發生火災。

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