通信太阳能供电系统对储能用蓄电池的技术要求
来源:维库电子
通信太阳能 供电系统 蓄电池
1 前言
太阳能技术在通信基站的广泛应用，不仅有助于节约资源，还有助于通信网络的大规模覆盖，由于村村通工程的大部分地区自然条件恶劣，现有电网不完善或者无市电可用，太阳能电源系统在国内开始得到较大的发展。
目前，国内的太阳能电源系统大部分为离网型供电系统，太阳能控制器控制功能简单，主要存在以下问题：系统利用效率低，不能让太阳能电池组件输出最大功率；对蓄电池的充/ 放电管理功能较差，蓄电池运行寿命短；控制器对系统的监控和管理功能较差；系统为非模块化设计，扩容改造难度大。以上问题是否可以得到有效解决，是否能够提高太阳能系统的利用效率，实现太阳能组件在不同使用条件下的最大功率输出，对太阳能电源系统的发展极其重要。
当前蓄电池在太阳能系统中出现问题较多，已成关注的焦点。其实这是对蓄电池要求不清楚造成的，储能用蓄电池不同于起动电池、动力电池、备用电池、工业电池，它有另外的要求：耐浅容量循环、耐高温或低温能力强，过放电恢复性能好，充电接受能力强，耐低温间歇放电，耐过放或过充。
实践证明，起动电池、动力电池、备用电池、工业电池并不适用于太阳能储能领域。本文以通信太阳能供电系统为例，阐述储能用蓄电池的技术要求，对其它应用领域的储能用蓄电池也有参考的价值。
2 系统工作原理
太阳能供电系统主要是将转换效率达18 %的太阳能电池方阵产生的能量输送到控制器中，再由控制器通过控制太阳能方阵的投入和撤出产生所需要的电压和电流给蓄电池充电，同时通过蓄电池给负载供电，而在晚上或者阴雨天则完全由蓄电池给负载供电。由太阳能方阵产生输入电压的最大开路电压为96 V。控制器通过对输入功率板的控制产生相应的浮充电压范围和均充电压范围，根据蓄电池的容量和电压状态对蓄电池进行相应的浮充电或均充电，同时给负载供电。当蓄电池的电压过高时，输出功率板将使负载脱离以保护负载设备；当蓄电池电压过低时，输出功率板也将切断负载以保护蓄电池，控制器还具有反向放电保护、极性反接电路保护等功能。
储能用蓄电池是系统管理核心，太阳能控制器是系统的关键控制部件。同时，控制器还具有多种充电接口，便于接入风能发电机、市电、油机，可以根据基站环境提供多种供电解决方案。蓄电池作为系统的储能部件，主要是将太阳能电池和其他能源方式产生的电能存储起来方便供电。
图1 风能/ 太阳能/ 柴油机混合发电系统
3 系统对储能用蓄电池的技术要求
3.1 环境温度
通信太阳能供电系统中的蓄电池只能与系统一起放在室外，在严冬和酷暑的环境温度下工作。与常规蓄电池在室内使用是不同的。该系统要求在室外使用，而且一般无遮蔽，与室外地面温度相同。
不同地区的环境温度范围有所不同。中国南方，环境温度在0~50 ℃范围内，而北方则在- 40~40 ℃范围内。按阿里纽斯原理，铅酸蓄电池受温度影响较大，温度每升高10 ℃，寿命就降低一半，寿命终止的主要原因是：①硫酸电解液干涸：②热失控；③内部短路等。
由于温度差别，蓄电池配置也有所区别。原则上，配置蓄电池容量是按低温放电性能确定。蓄电池充电性能则需要考虑：①低温低荷电态的充电接受能力；②高温高荷电态的充电容量效率；③综合考虑循环寿命指标。