【正文】 化檢查電池的荷電狀態(tài)等，是目前應(yīng)用最廣泛的一種蓄電池。 鉛酸蓄電池還具備 防酸、隔爆、消氫、耐腐蝕 的性能。同時(shí)隨著新工藝、新技術(shù)的采用，鉛酸蓄電池的使用壽命仍在不斷提高。近年來還開發(fā)出了免維護(hù)鉛酸電池、液密式鉛酸電池及閥控密封式鉛酸電池。 第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄能裝置 蓄能裝置 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 2022年 5月 30日 61 ?（ 2）堿性蓄電池 堿性蓄電池是以電解液的性質(zhì)而得名，此類蓄電池的電解液采用了苛性鉀或苛性鈉的水溶液。堿性蓄電池按其極板材料，可分為鎘鎳蓄電池、鐵鎳蓄電池 等。 鎘鎳蓄電池 是以鎘和鐵的混合物作為負(fù)極活性物質(zhì)，以氧化鎳作為正極活性物質(zhì)。鐵鎳蓄電池的正極活性物質(zhì)與鎘鎳蓄電池的正極基本相同，只是負(fù)極以鐵金屬作為活性物質(zhì)。 堿性蓄電池與鉛酸蓄電池相比具有體積小，可深放電，耐過充電和過放電，以及使用壽命長(zhǎng)，維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。堿性蓄電池的主要缺點(diǎn)是內(nèi)阻大，電動(dòng)勢(shì)較低，造價(jià)高。同低成本的鉛酸蓄電池比較，錫鎳蓄電池初始成本高 3～ 4 倍，因此在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中較少采用。 第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄能裝置 蓄能裝置 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 2022年 5月 30日 62 ?蓄電池的電動(dòng)勢(shì) ? 單格鉛酸蓄電池的電動(dòng)勢(shì)約為 2V ，單格堿性蓄電池的電動(dòng)勢(shì)約為 左右， 蓄電池組的電動(dòng)勢(shì)有直流 12V 、 24V、 36V等。 ?蓄電池的端電壓 ? 充電時(shí)蓄電池的電壓高于其電動(dòng)勢(shì)，放電時(shí)蓄電池的電壓低于其電動(dòng)勢(shì)，且隨著放電而逐漸降低，放電時(shí)鉛酸蓄電池的電壓不能低于 ～ ，堿性蓄電池的電壓不能低于 ～ ?蓄電池的容量： ? 以 Ah 表示，容量為 100Ah 的蓄電池代表該蓄電池放電電流為10A 時(shí)，可連續(xù)放電 10h 。 ? 蓄電池的 最佳充放電電流值 為對(duì)應(yīng) 10h 放電率電流值 第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄能裝置 蓄能裝置 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 2022年 5月 30日 63 ? 蓄電池的使用壽命 ? 當(dāng)蓄電池的容量降低到其額定值的 80 ％以下時(shí)，即到蓄電池的使用壽命 ? 影響蓄電池壽命的因素主要有 ：充電或放電過度、蓄電池的電解液濃度太大或純度降低以及在高溫環(huán)境下使用等都會(huì)使蓄電池的性能變壞，降低蓄電池的使用壽命。 ? 控制逆變器 ? 控制逆變器由控制器和逆變器組合而成。控制器將發(fā)電機(jī)發(fā)出的交流電整流后，充入蓄電池組。逆變器將蓄電池組輸出的直流電轉(zhuǎn)換成 220伏交流電，并提供給用電器。 ? 逆變器的保護(hù)功能： （ 1） 過充保護(hù)；（ 2）、過放保護(hù) ? 蓄電池組電壓超過額定電壓 ,控制器停止向蓄電池充電 ,多余的電流向卸荷器。 ? 當(dāng)蓄電池組電壓低于額定電壓 , 逆變器停止工作，不再向外供電。 第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄能裝置 蓄能裝置 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 2022年 5月 30日 64 ? 三、飛輪蓄能 ? 飛輪蓄能，即是在風(fēng)力發(fā)電機(jī)的軸系上安裝一個(gè)飛輪，利用飛輪旋轉(zhuǎn)時(shí)的慣性儲(chǔ)能原理，當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)時(shí)，風(fēng)能即以動(dòng)能的形式儲(chǔ)存在飛輪中；當(dāng)風(fēng)力弱時(shí)，儲(chǔ)存在飛輪中的動(dòng)能則釋放出來驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，采用飛輪蓄能可以平抑由于風(fēng)力起伏而引起的發(fā)電機(jī)輸出電能的波動(dòng)，改善電能的質(zhì)量。 ? 原理： ? 機(jī)組原來旋轉(zhuǎn)的慣性能為 ? 增加飛輪且轉(zhuǎn)速變化后慣性能為 ? 式中： A 為旋轉(zhuǎn)物體的慣性能量 。 J為旋轉(zhuǎn)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。 為旋轉(zhuǎn)物體的旋轉(zhuǎn)角速度。 ? 機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量為 gGDJ42?第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄能裝置 蓄能裝置 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 2022年 5月 30日 65 ?四、電解水制氫蓄能 ? 在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中采用電解水制氫蓄能原理： ? 在用電負(fù)荷小時(shí) ，將風(fēng)力發(fā)電機(jī)組提供的多余電能用來電解水，使氫和氧分離，把電能貯存起來。 ? 當(dāng)用電負(fù)荷增大 ，風(fēng)力減弱或無風(fēng)時(shí)，使貯存的氫和氧在燃料電池中進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而直接產(chǎn)生電能，繼續(xù)向負(fù)荷供電，從而保證供電的連續(xù)性。 ? 這種蓄能方式是將隨機(jī)的不可貯存的風(fēng)能轉(zhuǎn)換為氫能貯存起來。 ? 制氫、貯氫及燃料電池是這種蓄能方式的關(guān)鍵技術(shù)和部件。 第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄能裝置 蓄能裝置 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 2022年 5月 30日 66 ?五、抽水蓄能 ? 當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)而用電負(fù)荷少時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的多余的電能驅(qū)動(dòng)抽水機(jī)抽水； ? 在無風(fēng)期或是風(fēng)力較弱時(shí)，放水推動(dòng)水輪發(fā)電機(jī)組發(fā)電。 ?六、壓縮空氣蓄能 ? 當(dāng)風(fēng)力強(qiáng)，用電負(fù)荷少時(shí)，風(fēng)力發(fā)電機(jī)發(fā)出的多余的電能驅(qū)動(dòng)由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)的空氣壓縮機(jī)生產(chǎn)、儲(chǔ)存壓縮空氣， ? 在無風(fēng)期或用電負(fù)荷增大時(shí)，將儲(chǔ)存的壓縮空氣釋放出來，推動(dòng)蝸輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。 第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄能裝置 蓄能裝置 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 2022年 5月 30日 67 一、風(fēng)力發(fā)電的控制器 控制器用途 在獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電和聯(lián)合互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)中，通常需要設(shè)置蓄電池，用以存儲(chǔ)和調(diào)節(jié)電能，而蓄電池的正常運(yùn)行離不開控制器。 ? 控制器根據(jù)風(fēng)力的大小以及負(fù)荷的變化，對(duì)蓄電池組的工作狀態(tài)進(jìn)行切換和調(diào)節(jié)，保證風(fēng)力及聯(lián)合互補(bǔ)發(fā)電系統(tǒng)工作的連續(xù)性和穩(wěn)定性。 ? 當(dāng)風(fēng)速高產(chǎn)生的電能過剩時(shí)，蓄電池蓄能；反之，當(dāng)發(fā)電量不足或負(fù)載用電量大時(shí)，蓄電池向負(fù)載補(bǔ)充電能，并保持供電電壓的穩(wěn)定性。 ? 通過檢測(cè)蓄電池的荷電狀態(tài)，發(fā)送蓄電、放電、停止等指令，確保蓄電池不會(huì)過度放電或充電。 第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄能裝置 風(fēng)力發(fā)電的控制器與逆變器 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 2022年 5月 30日 68 鉛酸蓄電池充電特性 充電的 3個(gè)階段： 初期（ OA） —— 電壓快速上升 中期（ ABC） —— 電壓緩慢上升，延續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間 末期（ CD） —— 由 C點(diǎn)開始，電化學(xué)反應(yīng)接近結(jié)束，電壓開始迅速上升，在 D點(diǎn)時(shí)，負(fù)極析出氫氣，正極析出氧氣，電池沖滿，停止充電。 第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄能裝置 風(fēng)力發(fā)電的控制器與逆變器 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 2022年 5月 30日 69 鉛酸蓄電池放電特性 開始階段（ OE） —— 電壓下降較快（ 酸濃度下降引起電動(dòng) 勢(shì)下降 ） 中期（ EFG） —— 電壓緩慢下降，持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間（ 活性物 質(zhì)減少，反應(yīng)面積減小， PbSO4 不斷生成，使電池內(nèi)阻不斷增加 ） 末期（ G點(diǎn)以后） —— 電壓急劇下降 第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄能裝置 風(fēng)力發(fā)電的控制器與逆變器 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 2022年 5月 30日 70 二、風(fēng)力發(fā)電的逆變器 逆變器的用途 異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組輸出的是不穩(wěn)定的交流電，必須通過蓄電池儲(chǔ)能才能像負(fù)載提供連續(xù)穩(wěn)定的電能。而大多數(shù)負(fù)載都是以交流電工作，因此獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中通常需要將直流電逆變?yōu)榻涣麟姟? 第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄能裝置 風(fēng)力發(fā)電的控制器與逆變器 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 2022年 5月 30日 71 逆變器工作原理 逆變器將直流電轉(zhuǎn)換為交流電的逆向過程，是通過功率半導(dǎo)體開關(guān)器件的開通和關(guān)斷作用實(shí)現(xiàn)。 最基本的逆變電路是單相橋式逆變電路，如圖所示： 第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄能裝置 風(fēng)力發(fā)電的控制器與逆變器 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 風(fēng)力發(fā)電 2022年 5月 30日 72 逆變器的主要性能參數(shù) （ 1）使用環(huán)境條件（ 2）額定輸出電壓、電流、頻率 （ 3）過載能力（ 4）效率（ 5）負(fù)載功率因數(shù)，等 第四章 風(fēng)力發(fā)電機(jī)與蓄能裝置 風(fēng)力發(fā)電的控制器與逆變器