【深度解析】铅酸蓄电池技术参数解释与系统配置

蓄电池是储能电站最重要的设备之一，成本占了系统80%左右，蓄电池的技术参数对系统设计非常重要，下面以铅炭铅酸蓄电池为例，解释蓄电池的关键参数如容量、放电深度、循环次数等等。在蓄电池和逆变器选型设计时，要注意蓄电池的最大充放电电流。锂电池和铅酸蓄电池的参数有所不同，下篇文章再讨论。

铅酸蓄电池关键技术参数

1电池容量

电池的容量由电池内活性物质的数量决定，通常用安时Ah或者毫安时mAh来表示。例如标称容量250Ah(10hr，1.80V/单体，25℃)，指在25℃时，10小时以25A的电流放电，使单个电池电压降到1.80V所放出容量。

2额定电压

电池正负极之间的电势差称为电池的额定电压。常见的铅酸蓄电池额定电压是2V、6V、12V三种，单体的铅酸蓄电池是2V，12V的蓄电池是由6个单体的电池串联而成的。

蓄电池的实际电压并不是一个恒定的值，空载时电压高，有负载时电压会降低，当突然有大电流放电时，电压也会突然下降，蓄电池电压和剩余电量之间存在近似线性关系，只有在空载的情况下，才存在这种简单关联。当施加负载时，电池电压就会因为电池内部阻抗所引起的压降而产生失真。

下面是蓄电池的蓄电池电压和剩余电量的参考值，假定蓄电池满荷电时的电压就12.8V，可以看到，额定功率为12V的蓄电池，当电压为12V时，剩余电量在50%左右;当电压低于12V时，剩余电量会急速下降。

3最大充放电电流

蓄电池是双向的，有两个状态，充电和放电，这个电流都是有限制的，不同的蓄电池，最大充放电电流不一样。电池充电电流一般以电池容量C的倍数来表示，举例来讲，如果电池容量C=100Ah，充电电流为0.15C，则为0.15×100=15A。胶体铅酸电池的最大充电电流为0.15C左右，充电电流过大会影响电池的使用寿命，铅炭电池在负极中加入了活性炭，使充电性能大大增加，如0.25C10这个参数，表示在10小时内，最大充电电流是0.25*250=62.5A。表中铅炭电池最大放电电流30I10, 其中10I10=C10，表示在10小时内，最大放电电流是30*25=750A。胶体铅酸电池放电电流一般为3I10左右。

蓄电池充放电电流和系统有很大关系，如果设计得不好，会影响系统的性能，充电电流和组件功率有关，如一个系统，组件是5kW，蓄电池组电压是48V，那么蓄电池最大充电电流约为100A。如果是最大电流为0.1C普通铅酸蓄电池，则蓄电池容量至少为1000AH; 如果是最大电流为0.25C铅炭蓄电池，则蓄电池容量至少为400AH。

放电电流和负载功率有关，如一个系统，负载是10kW，蓄电池组电压是48V，那么蓄电池组最大放电电流要达到200A，30I10铅炭电池超就80AH就可以了，胶体铅酸电池要800AH。

4放电深度与循环寿命

在电池使用过程中，电池放出的容量占其额定容量的百分比称为放电深度。放电深度的高低与电池寿命有很深的关系，放电深度越深，其充电寿命就越短。

蓄电池经历一次充电和放电，称为一次循环(一个周期)。在一定放电条件下，电池工作至某一容量规定值之前，电池所能承受的循环次数，称为循环寿命。

各种蓄电池使用循环次数都有差异，传统固定型铅酸电池约为500~600次;起动型铅酸电池约为300~500次;阀控式密封铅酸电池循环寿命为1000~1200次。

蓄电池放电深度在10%～30%上下为浅循环放电;放电深度在40%～70%上下为中等循环放电;放电深度在80%～90%上下的为深循环放电。蓄电池长期运行的每日放电深度越深，蓄电池寿命越短;放电深度越浅，蓄电池寿命越长。

图中为铅炭电池，当放电深度为50%时，循环寿命是4880次，寿命超过12年，当放电深度是70%时，循环寿命是3760次，寿命超过10年;放电深度是100%时，循环寿命是998次，寿命不到3年;浅循环放电有利于延长蓄电池寿命。蓄电池浅循环运行，有两个明显的优点：第一，蓄电池一般有较长的循环寿命;第二，蓄电池经常保有较多的备用安时容量，使光伏系统的供电保证率更高。根据实际运行经验，较为适中的放电深度是60%到70%。

5蓄电池的能量

电池的能量是指在一定放电制度下，蓄电池所能给出的电能，通常用瓦时(Wh)表示。电池的能量分为理论能量和实际能量。如一个12V250Ah的蓄电池，理论能量就是12*250=3000Wh，也就是3度电，表示蓄电池可以保存的电量;如果放电深度是70%，实际能量就是3000*70%=2100 Wh，也就是2.1度电，这是可以利用的电量。

电池的能量还和温度有关，温度越低，电池的活性越低，容量就越低。如在零下20度时，容量是60%，在零度时，容量是82%，在40度时，容量是106%。

蓄电池系统设计案例

① 储能逆变器

② 蓄电池

某一个光伏离网项目，组件为3.6kW，系统电压为48V，负载为4kW，负载峰值功率为5kW，要求最大电量是8度，平均电量是6度，寿命要求6年以上。先计算最大充电电流3600/48=75A，再计算最大放电电流5000/48=104A，采用铅炭电池，充电电流最大0.25C10，最低容量为300Ah，放电电流最大30I10，最低容量为35Ah，寿命要求6年以上，放电深度按70%算，6000/(48*0.7)=178Ah，按照规格书选用12V200Ah的蓄电池4节。总的容量是9.6度，偶尔可以放电8度，平均放电深度为62.5%。

文章作者：刘继茂