太阳光伏能源系统用铅酸蓄电池认证技术规范

本文由yangyc7207贡献doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。CGC北京鉴衡认证中心认证技术规范CGC/GF004：2007太阳光伏能源系统用铅酸蓄电池认证技术规范Technicalspecificationforlead-acidbatteriesforsolarphotovoltaicenergysystemcertification(备案送审稿备案送审稿)备案送审稿2007-X-XX发布2007-X-XX实施北京鉴衡认证中心发布目前1234录言……1范围……2规范性参考文献……2定义……2一般运行条件……44.1维持时间……44.2典型放电电流……44.3日循环……44.4季节性循环……44.5高荷电态期……54.6低荷电态期……54.7电解液分层……54.8运输……54.9储存……64.10运行温度……65容量……76循环耐受能力（电池寿命）……7循环耐受能力（电池寿命7充电控制……88荷电保持……89充电效率……810过放电保护……911机械耐受能力……912合格实验程序……1013测量设备的精度……1214试验样品的准备和维护……1315容量试验……1316低荷电条件下的充电效率试验……1416.1循环条件……1416.2循环持续时间……1416.3判定……1517循环耐久试验……1517.1标准的容量测试……1517.2容量电流标定……1517.3确定充电方法……1617.4循环耐久试验……1617.5判定……1618荷电保持能力试验……1619标识以及提供文件确认……1720合格标志……17资料性的，试验分类）附录A（资料性的，试验分类）……18ⅰ前言为了适应我国光伏发电系统对铅酸蓄电池的技术要求，提高我国光伏发电系统用铅酸蓄电池的技术水平，特制定本认证技术规范。本规范主要参考了国际光伏认证体制（PVGAP）制定的PVRS5A《太阳光伏能源系统用铅酸蓄电池技术条件》，并对原标准中循环耐久试验的检测方法和判定进行了修改和完善。本技术规范由北京鉴衡认证中心提出并归口。本技术规范起草单位：北京鉴衡认证中心、山东圣阳电源实业有限公司、信息产业部化学物理电源产品质量监督检验中心、信息产业部邮电工业产品质量监督检验中心。本技术规范主要起草人：王宗、周庆申、余华强、余斌。1太阳光伏能源系统用铅酸蓄电池认证技术规范1范围本技术规范规定了太阳能光伏系统用铅酸电池的一般要求，以及判定蓄电池是否适用于太阳能光伏应用而需要进行的试验程序。本技术规范中不包含与电池尺寸，充电方式以及光伏系统设计有关的特定信息。2规范性参考文献下述标准所包含的条文，通过在本规范的引用而构成本规范的一部分。对于标明日期的参考文件，其后的修订文件，在本标准中均不适用。IEV60050(486):1991国际电工词汇表第486章：蓄电池和蓄电池组IEC60051-2:1984直接作用模拟指示电测量仪表及其附件第二部分：电流表和电压表特殊要求IEC60359:1987电气和电子测量设备的性能的表示IEC60485:1974数字电子直流电压表和直流电子模拟数转换器IEC60721-1:1990环境条件分类第1部分：环境参数及其严酷程序IEC60896-1:1987固定式铅酸蓄电池一般要求和检验。第1部分:封闭式电池IEC60896-2:1995固定式铅酸蓄电池一般要求和检验。第2部分：阀调节型IEC61836:1997太阳光伏能源系统术语和符号3定义3.1负载循环单体电池或电池组的运行条件。包括很多因素诸如充放电率和环境条件、放电深度、循环次数和循环方式、温度、处于开路状态的时间。3.2负载循环容量一个单体电池或电池组的容量应符合负载循环的要求。3.3安时容量一个单体电池或电池组的安时容量应该标明其特定的条件，例如充电条件、放电率、温度和终止电压。23.4电池容量电池总的安时容量应该是一个全充电的电池以给定的放电率放电至指定的终止电压所得到的。3.5C10电池的额定容量是指以一个恒定的放电电流全部放电至10h所得到的容量。3.6维持天数一个完全充电的电池在没有接收到如光伏阵列等外部电源充电的状态下所支持负载的天数。3.7深循环电池一种电池，设计的目的是在减少额定容量20％的状态下，不损坏或者不正常的寿命减少。3.8充电终压电池在充电电源充电时正常的终止电压或持续恒压充电时的电压。3.9额定容量一个完全充电的电池在特定的条件如温度、电流、终压下，当放电至终止电压时所给出的全部电量。3.10端电压在任何时候，不论是电池在充电、放电或开路状态下，所得到的端电压。3.11充电放电效率试验效率试验是指样品在全充电状态下放电至终止电压，然后再充电至放电的安时数，再次放电至终止电压。3.12部分荷电态效率试验效率试验，是指通过一个充电状态的系列，指定在部分充电（放电）状态下进行，考虑在光伏系统中的运行条件。3.13部分荷电态循环次数试验试验在一个确定的光伏系统上进行，考虑光伏系统中运行条件，工作在部分充电（放电）状态，模拟在典型的SHS应用中的阳光辐射条件来评估充电和放电。3.14部分荷电态安时效率在A.5效率试验中放电量对充电量的比率。3.15部分荷电态瓦时效率在A.5效率试验中放出瓦时数与充入瓦时数的比率。33.16部分放电终压在A.5效率试验中放电终止时的电压。3.17部分充电终压在A.5效率试验中充电完毕时的电压。4一般运行条件一个典型的独立光伏系统中，在一般的天气条件下，蓄电池运行会经受以下条件：4.1维持时间在最小或几乎没有阳光照射的特定条件下，用于提供能量的电池的持续期为1-15天。4.2典型放电电流典型充电电流主要由光伏组件提供，这在太阳能户用系统(SHS)中更为常见a)典型最大充电电流b)典型平均充电电流I20=C20/20hI50=C50/50h放电电流的大小则受负载影响典型平均放电电流I120=C120/120h受系统设计的影响，充电和放电电流会在很大的范围内发生变化。4.3日循环电池进行正常的每天的非闭合式循环：—白天进行充电—晚上进行放电—典型的日常放电量达到蓄电池容量的2%-20%4.4季节性循环因为如下不同的平均充电条件，电池可能会进行季节性的部分荷电态的循环。在太阳照射较少的时段，例如在雨季，独立光伏系统产生较少的电量。电池的荷电态（有效容量）会减少到额定容量的20%。太阳照射较多的时段，例如旱季将会使电池处于完全充电或过充电状态。在这些条件下，如果充电控制器不能很好的运行电池就会过充。44.5高荷电态期例如在高强度太阳照射的旱季，电池会在额定容量的80%-100%的高荷电水平下工作，电压调节系统一般会限制电池充电的最大电压。注：在自我调节的PV系统中，电池电压不仅受到BCR（充电调节器）的限制还受到光伏组件特性的限制。系统设计者一般会选择最大蓄电池电压以避免使蓄电池在充电季节很快就达到最高荷电态，造成蓄电池的过充。在开口式电池中过充会增加气体的产生量并导致水的消耗。在阀控铅酸电池中，过充会使气体析出量增加以及热量的产生。一般铅酸电池的最大单体电压限制为2.4V。一些电池调节器允许电池电压在均衡充电或快速充电时短时间的超过这个值，这也会帮助防止电解液层化。如果电池运行温度偏离20℃很多的时候就要进行温度补偿。4.6低荷电态期在太阳照射较少的时候，由太阳辐射产生的能量不能有效的使电池再充电。这样电池荷电状态就会下降，并在低荷电态下进行循环。4.7电解液分层铅酸电池中会发生电解液分层。在开口式铅酸电池中，使用期间搅动电解液或者周期性的过放就会避免层化。不管电池是什么类型，开口的还是密封的，平板的还是管式极板的，层化都是一个非常关键的词。它与蓄电池和充电控制之间的配置有着非常重要的关系。如果在差的再充电条件下，发生电解液层化，那就产生了不可逆转的硫酸盐化，因此就会迅速产生不可逆转的容量下降。4.8运输电池一般在难以接近的地方工作，遥远而且运输工具很难到达。因此电池的运输条件是十分险恶的。这样，运输过程中就要使用合适的包装用来保护电池。铅酸电池可采用干荷电的运输方式，即采用电解液单独运输的方式。当铅酸电池在湿荷电条件下运输时，建议运送地点不要太远并容易到达。灌满电解液的电池在出厂前要完全充满电，因为新用户在开始的时候可能过度使用PV系统。除非天气适宜并且允许快速完全充电，那么使用一个荷电差的电池就会迅速导致不可逆转的容量下降。54.9储存蓄电池的生产厂提出的储存条件需要严格遵守。如果没有的话，可以假定为一般的气候条件，如表1.电池储存周期电池类型温度范围湿度（RH）带液不带液铅酸电池-20℃~40℃＜95%6个月以内1~2年（干荷电）表1电池储存环境条件的温度范围对于准备发运的已经灌满电解液并充满电的电池来说储存期间的环境温度20℃30℃40℃再充电前的最大储存时间6个月4个月2个月灌满电解液并充满电的电池要求周期性再充电。电池生产商应该给出再充电的间隔以及方法。储存在高温高湿环境下会导致蓄电池容量下降。注1：电池储存时避免阳光直接照射。注2：在发运以及安装到系统之前电池应该完全充满电，除非选择了干荷电运输。4.10运行温度环境温度是选择电池以及确定电池寿命的一个重要因素。下面的气候条件应考虑。电池类型铅酸电池温度范围-20℃~40℃湿度（RH）＜95%表2电池工作条件的温度范围65容量容量指的是电池在给定的放电电压以及电流时产出的安时数，并且随着电解液，温度，放电电流和终压等条件变化。一般的铅酸电池生产商公布的额定容量为10h放电容量。除此之外，生产商还应该提供120h和240h放电的容量，因为这在光伏应用中也会用到这些时间。容量（Ah）电流（A）放电时间（h）终止电压（铅酸电池：V/cell）C240C120C10I240I120I10240120101.901.851.75表3太阳能应用中电池的一般容量等级6循环耐受能力（电池寿命）循环耐受能力（电池寿命）循环耐受能力是电池承受重复充电放电的能力。一般的，给出的循环耐受能力是在固定放电深度下的循环次数以及每个循环中电池完全充满电的循环次数。通常电池的循环耐受能力是指在容量下降到额定容量的80%之前所实现的循环次数，如下表3所示。不管怎样，循环次数是基于20%的放电深度。已制定的循环测试在下列标准中已列出IEC60896-1固定铅酸电池（开口式）IEC60896-2固定铅酸电池（阀控式）在光伏系统中，电池将会进行大量不同荷电水平的浅循环。因此单体电池或电池组要符合本规范15款系统运行模拟试验的要求。生产商要根据第15款试验要求，说明单体电池或电池组在容量降低到额定容量的80%之前能完成的循环数。电池类型SLI改进型SLI少维护型密封铅酸电池管式铅酸电池太阳能电池达到的循环次数注：SLI是“启动，点火和照明”的缩写，一般指的是汽车电池。7循环次数（次）10001200300050007充电控制持续的过充不但不会增加电池储存的能量。相反，对于在开口式电池，过充会导致水的过份消耗，从而影响服务寿命。另外，对于阀控铅酸电池，过充可能会因为电解液的干涸从而导致容量流失或者过热。合理使用充电控制器会控制好过充问题。调节器的参数需要考虑PV发电器设计的影响，负载、温度以及生产商推荐的一些限值。开口式铅酸电池应该有足够的电解液支撑到预定使用寿命。对于阀控铅酸电池，过充需要格外注意，以便使蓄电池达到最优的寿命时间。水的消耗量会在循环试验中测量（见15.5），该数据将与系统设计资料一起可用来评估蓄电池寿命。8荷电保持荷电保持是电池在没有充电的条件下保持容量的一种能力，例如当不与系统连接的时候，如运输或储存期间。用于太阳能光伏系统的蓄电池要有很好的荷电保持能力。因此，生产商应声明其电池的荷电保持并且要满足相关电池标准的要求。注：荷电保持会影响允许的储存和维持时间9充电效率计算效率的方式有如下两种：放电容量（Ah）法拉第效率（Ah效率）=再充电容量（Ah）放电容量（Ah）×Σ放电电压（V）能量效率（Wh效率）=再充电容量（Ah）×Σ再充电电压（V）这些测量的