【正文】 容量鉛酸蓄電池的容量，是指完全處于充滿狀態(tài)的鉛酸蓄電池，按一定的放電條件，放電到所規(guī)定的終止電壓時，能夠釋放的總電量，其單位用安時()或瓦時()表示。鉛酸蓄電池放電時，正極F{n氧化鉛()變成硫酸鉛()，這樣化學能就轉(zhuǎn)換成了電能；負極由海綿狀鉛()變成硫酸鉛()，同樣是將化學能轉(zhuǎn)換成電能，這樣正負極產(chǎn)生的電能向負載供電。它的正極活性物質(zhì)是二氧化鉛()，負極活性物質(zhì)是海綿狀金屬鉛()，電解液是稀硫酸()。它與傳統(tǒng)的蓄電池相比容量大、價格低廉、壽命長、免維護、自放電率低，在使用、維護和管理上有著明顯的優(yōu)點。因此，要解決這個問題，必須根據(jù)光伏電池和負載的特性來選用與系統(tǒng)相匹配的蓄電池，以保證整個光伏系統(tǒng)具有較高的可靠性和合理的經(jīng)濟性。由于鉛蓄電池的性能價格比仍優(yōu)于鎘鎳電池，目前在光伏系統(tǒng)中鉛蓄電池仍在大量使用。堿性蓄電池的主要缺點是內(nèi)阻大，電動勢較低，造價高。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。密封式鉛電池在高溫的氣候條件下，容易因過充而損壞。近年來還開發(fā)出具有免維護特點的密封式鉛蓄電池。鉛蓄電池不僅具有化學能和電能轉(zhuǎn)換效率較高、充放電循環(huán)次數(shù)多、端電壓高，容量大（高達3000Ah）的特點，而且還具備防酸、防爆、消氫、耐腐蝕的性能。鉛酸蓄電池。表31酸蓄電池的系統(tǒng)產(chǎn)品分類分類標準產(chǎn)品種類按用途分類起動用、固定型防酸式、牽引用、鐵路客車用、內(nèi)燃機車用、按用途分類摩托車用、航空用、潛艇用、魚雷用坦克用、礦燈用按極板結(jié)構(gòu)分類涂膏式、管式、形成式按電解液和充電維護分類干放電態(tài)、干荷電態(tài)、帶液充電態(tài)、濕荷電態(tài)、免維護蓄電池、少維護蓄電池按電池蓋和排氣栓結(jié)構(gòu)分類開口式、排氣式、防酸隔爆式、防酸消氫式、閥控式密閉蓄電池（1）鉛蓄電池。其中鉛酸蓄電池主要產(chǎn)品已成系統(tǒng)，按照不同的分類標準，可以把鉛酸蓄電池系列產(chǎn)品分為很多的種類。目前光伏系統(tǒng)仍然大量使用。通常手電筒用的干電池，稱為一次電池（原電池）。這就要求蓄電池在短時間內(nèi)提供大的啟動電流給負載。(3)提供啟動電流的作用。由于太陽光輻射強度、環(huán)境溫度時常發(fā)生變化，光伏電池的工作特性受其影響，這樣就使負載不能穩(wěn)定工作在最佳工作點附近，從而降低了系統(tǒng)的工作效率。所以當白天太陽光強度較大時，光伏電池陣列產(chǎn)生的電能大于負載消耗的要求時，將剩余的電能儲存起來，當夜晚沒有光照或者陰雨天光照較弱時使用，所以蓄電池的一個重要作用就是儲存能量。蓄電池在獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)中所起的作用主要有三點：(1)儲存能量，為負載提供可持續(xù)供電電源。因此，儲能環(huán)節(jié)對于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)的運行起著至關(guān)重要的作用。太陽輻射強度受氣候、晝夜和季節(jié)等因素影響較大。 本章小結(jié)對太陽能光伏電池的結(jié)構(gòu)和特性進行了分析，了解光伏電池的等效電路圖，研究和討論光伏電池的電氣特性；針對環(huán)境因素對太陽能電池特性的影響，研究光伏電池最大功率的跟蹤原理和方法。模糊控制的設計靈活，系統(tǒng)穩(wěn)定性強，但是模糊推理和反模糊化的過程比較繁瑣。而模糊控制是以人的經(jīng)驗為基礎的模糊推理系統(tǒng)。因此可以利用二次插值法搜尋到該極點，調(diào)整控制器從而使光伏陣列實現(xiàn)最大功率輸出。 二次插值法：二次插值法常用于一元函數(shù)在某個初始區(qū)間內(nèi)搜索極點的一種算法，一般用于曲線擬合。電導增量法的控制流程圖如下：圖29電導增量法的控制流程圖 其他常用 MPPT算法 查表法：所謂查表法是指將光伏陣列所在地區(qū)的光照條件和環(huán)境溫度以及相對應的最大功率點儲存在控制系統(tǒng)中，根據(jù)工作中檢測到的實時光照強度和環(huán)境溫度進行查表，確定該環(huán)境下最大工作點所對應的輸出電壓，并以此作為參考，使系統(tǒng)工作于最大功率點。對于工作最大功率點處的光伏電池，有，所以： （） （）電導增量法通過比較光伏陣列的電導增量與瞬間電導的關(guān)系判斷下一步的控制策略。隨著光伏發(fā)電控制技術(shù)的不斷改進，新的 MPPT 算法逐漸取代了恒定電壓法。在環(huán)境溫度變化比較大的情況下，如果依然采用恒壓法控制，光伏陣列的輸出功率會明顯偏離最大功率點。 除了以上優(yōu)點以外，恒定電壓法還存在一些明顯的問題。不難看出，恒定電壓法的控制算法簡單，容易實現(xiàn)，成本也比較低。即使減小步長，也只能減小振蕩幅度，無法消除，并且過小的步長還會造成系統(tǒng) MPPT 跟蹤緩慢；另外對于光照和溫度變化快速劇烈的地方，使用該算法很容易出現(xiàn)誤判斷，導致最大功率跟蹤失敗。圖28擾動觀察法的控制流程圖擾動觀察法算法比較簡單，且硬件上易于實現(xiàn)，在大多數(shù)情況下可以有效地實現(xiàn)最大功率跟蹤，因此是目前使用最廣泛的 MPPT 控制算法。其原理是首先測出在某個電壓值下光伏陣列的輸出功率，接著給該電壓加上一個給定的擾動后再次檢測陣列的輸出功率，如果和上次的功率相比是增加的，則說明光伏陣列的最大功率點在當前工作電壓的右側(cè)，應當增加電壓(假設為正擾動)后繼續(xù)擾動；如果擾動后輸出功率減小，則應減小電壓后繼續(xù)擾動。在這些方法中，使用比較廣泛的主要有擾動觀察法，恒定電壓法，電導增量法，查表法，二次插值法以及模糊控制等。當兩者的阻抗相等時，光伏電池達到最大功率工作點，MPPT 宣告完成。對于最大功率點追蹤，也可以從阻抗匹配原理來理解：由電路理論知識可知，當電源內(nèi)阻和負載阻抗相等時，電源的輸出功率是最大的。目前太陽能電池板的成本仍然較高，使用 MPPT 技術(shù)可以明顯提高光伏發(fā)電系統(tǒng)的效率，減少設備的投資。圖25不同輻照度下光伏電池的 圖26不同輻照度下光伏電池的IV 關(guān)系曲 (溫度恒定) PV 關(guān)系曲 (溫度恒定)從前文對光伏電池伏安特性曲線的分析可以看出，光伏電池的輸出電壓和輸出電流曲線具有很強的非線性關(guān)系，只要能將輸出電壓控制在某個特定值，光伏陣列就能工作于最大功率點(Maximum Power Point ，MPP)。由圖 25和圖 26可以看出，相同溫度下，光電流隨著輻照強度的增加而線性增加，光伏電池的開路電壓也有稍微增大。目前國際上定義的光伏電池的標準工作溫度為 25。這就是說，在 25溫度下工作的光伏電池的最大輸出功率要比 75溫度下工作時高出 20%。 圖 24 所示為不同溫度下光伏電池的 PV 特性曲線。圖 23所示為不同溫度時光伏電池的伏安特性曲線，由圖可以看出，當光伏電池的工作溫度升高時，其短路電流有少量的增加，但開路電壓會隨著溫度的升高而急劇下降，IV 曲線隨之改變，導致填充因子對應下降，輸出最大功率也會減少，因而對于同一塊光伏電池。因此，： （）從上述表達式可知，通過改變值可最大限度地提高發(fā)電效率，它是由暴曬和電池溫度而定的。其中提出了把日照作為一個可變參數(shù)，并考慮兩個不同日照下的溫度值。此外，反向飽和電流()和光照下()取決于日照強度和溫度： （） （）其中是在參考溫度下的反向飽和電流；是在電池中所使用的半導體的帶隙能量；是在參考溫度下日照電流；是短路電流溫度系；，為日照系數(shù)其單位為。分別是太陽能電池的電壓和輸出電流；q是電子電荷；K為波爾茲曼常數(shù)；T為電池的溫度。其電動行為可以用簡單的非線性電流源串聯(lián)與內(nèi)在電池串聯(lián)電阻()為基礎。圖22 光伏陣列的等效電路根據(jù)圖22，就可以得到輸出電流與輸出電壓之間的關(guān)系： （）式中暗電流應為PN結(jié)電壓U的函數(shù)，而U又與輸出電壓存在函數(shù)關(guān)系： （）經(jīng)理論計算和大量的實驗證實均可整理成指數(shù)形式如下： （）其中，n是二極管指數(shù)；是反向飽和電流；K是波耳茲曼常數(shù)()；T是絕對溫度(K)；q是單位電荷。在恒定光照下，一個處于工作狀態(tài)下的光伏電池，其光電流不隨工作狀態(tài)變化而變化，在等效電路中，可把它看作恒流源，光電流的一部分流經(jīng)負載，同時在負載兩端產(chǎn)生端電壓，反過來又正向偏置于PN結(jié)二極管，引起與光電流反向的暗電流。這就是所謂的“光生伏特效應”，當接上負載后，電流就從P區(qū)經(jīng)過負載流向N區(qū)，負載即獲得功率。而在N區(qū)中的光生空穴由于內(nèi)建電場的作用被推到P區(qū)，P區(qū)中的光生電子同樣被推到N區(qū)。光生電子－空穴對在空間電荷區(qū)中產(chǎn)生后，立即被勢壘電場分離，光生電子被推向N區(qū)，光生空穴被推向P區(qū)。當每一個入射光子的能量大于禁帶寬度(Eg)，即整個入射太陽光的能量大于硅禁帶寬度的時候，太陽光子照射入半導體內(nèi)，把電子從價帶激發(fā)到導帶，在價帶中留下一個空穴，產(chǎn)生了一個電子－空穴對。在上表面上加有柵狀金屬電極，可提高轉(zhuǎn)換效率；另外，在受光面上，覆蓋著一層減反射膜，它是一層很薄的天藍色氧化硅薄膜，用以減少入射太陽光的反射，使太陽電池對入射光的吸收率達到90%以上。以當前用得最為普遍的單晶硅及多晶硅太陽電池為例，其單個硅太陽電池外形結(jié)構(gòu)如圖21所示。 光伏電池的種類按照材料分類硅太陽能電池：以硅為基體材料（單晶硅、多晶硅、非晶硅）化合物半導體太陽能電池：由兩種或兩種以上的元素組成具有半導體特性的化合物半導體材料制成的太陽能電池(碲化鎘、硫化鎘、磷化銦、砷化稼、硒銦銅)有機半導體太陽能電池：用含有一定數(shù)量的C－C鍵且導電能力介于金屬和絕緣體之間的半導體材料制成的電池(分子晶體、電荷轉(zhuǎn)移絡合物、高聚物)。在使用過程中，無氣無味、無噪音、對環(huán)境無污染。光伏電池是利用了半導體材料對光敏感以及半導體的強光伏效應的特征，把光能直接轉(zhuǎn)化成電能。對不同的要求量選擇不同的光伏儲能系統(tǒng)，遵循光伏配套原則。光伏儲能與實際生活的聯(lián)系。蓄電池的相關(guān)參數(shù)的計算。要解決該問題，政府必須加大政策的支持。（3）缺乏政策的支持在國內(nèi)，由于太陽能光伏發(fā)電剛剛起步，政府在這方面給予的支持力度相對不夠，加上較高的生產(chǎn)成本，從而使得投資者對光伏發(fā)電項目的興趣減少，投入這方面的資金不夠，影響發(fā)展。目前的價格要比本世紀初翻了數(shù)倍，而太陽能電池板又是整個工程中耗費最大的部分，因此，降低原材料的成本才能從根本上解決投資成本高的問題。（1）投資成本問題與其它新能源項目相比，太陽能單位造價非常高，因此回收效益期比較長。在今后的十幾年中，太陽電池的市場走向?qū)l(fā)生很大的改變，到2010年以前中國太陽電池多數(shù)是用于獨立光伏發(fā)電系統(tǒng)，從2011年到2020年，中國光伏發(fā)電的市場主流將會由獨立發(fā)電系統(tǒng)轉(zhuǎn)向并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)。我國的太陽能資源比較豐富，且分布范圍較廣，太陽能光伏發(fā)電的發(fā)展?jié)摿薮?。根?jù)預測2030年太陽能光伏發(fā)電在世界總電力的供應中將達到10％以上；2040年太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20％以上；21世紀末太陽能發(fā)電將占60％以上，這就更顯示出太陽能在能源戰(zhàn)略中的重要地位。前景光伏發(fā)電的并網(wǎng)開發(fā)應用已經(jīng)成為目前世界上大規(guī)模利用光伏發(fā)電的必然選擇。(2)光伏發(fā)電成本太高，在太陽能電池中硅系太陽能電池無疑是發(fā)展最成熟的，但其成本仍居高不下，遠小能滿足大大規(guī)模應用的要求。系統(tǒng)為組件，安裝快速化，沒有磨損、損壞的活動部件。（6）靈活、簡單化：發(fā)電系統(tǒng)可按需要以模塊化集成，容量可大可小。特別是對自然災害和戰(zhàn)備的抗御，它更具有明顯的意義。（3）資源的普遍性：只是地區(qū)之間有是否豐富之分，基本上不受地域限制。最后，光伏發(fā)電有其優(yōu)缺點，如下：光伏發(fā)電的優(yōu)點生要有以下六點：（1）無污染、零排放：沒有任何物質(zhì)及聲、光、電、磁、機械噪音等“排放”?？偠灾柲茉陂L期的能源戰(zhàn)略中具有重要的主體地位并且得到廣泛的應用。圖12是歐洲JRC 的預測：圖12 世界能源發(fā)展趨勢按照目前的經(jīng)濟發(fā)展趨勢和中國的資源情況，2010 年和2020 年的電力供應單靠傳統(tǒng)的煤、水、核是不夠的，尚存在一定的缺口，需要由可再生能源發(fā)電來填補。圖11 世界和中國主要常規(guī)能源儲量預測“到2030年太陽能發(fā)電將在世界電力的供應中顯現(xiàn)其重要作用，達到10%以上，可再生能源在總能源結(jié)構(gòu)中占到30％；2050 年太陽能發(fā)電將占總能耗的20%，可再生能源占到50％以上，到本世紀末太陽能發(fā)電將在能源結(jié)構(gòu)中起到主導作用”。無論從中國還是從世界來看，常規(guī)能源都是很有限的，中國的一次能源儲量遠遠低于世界的平均水平，大約只有世界總儲量的10％。另外，在新的可再生能源中，風力發(fā)電和光伏發(fā)電是發(fā)展最快的，世界各國都把太陽能光伏發(fā)電的商業(yè)化利用和開發(fā)作為重要的能源發(fā)展方向。意義首先從長遠來看，太陽能光伏發(fā)電將逐漸占據(jù)世界能源消費的重要地位，不但要替代部分常規(guī)能源，而且將成為世界能源供應的主體。積極發(fā)展太陽能光伏發(fā)電對于解決我國的能源緊缺和環(huán)境污染具有重要的戰(zhàn)略意義。近些年來。我國必須要加大這方砸的投入，突破這個技術(shù)瓶頸，促進太陽能光伏發(fā)電的規(guī)模的擴大。這些差距主要表現(xiàn)為生產(chǎn)規(guī)模較小、封裝水平不高、技術(shù)水平較低，電池效率低，部分材料仍需進口。表1－1光伏發(fā)電成本預測年份200420102020歐洲（歐元）日本（日元）302314美國（美元）表1－2光伏發(fā)電裝機預測年份200420102020歐洲41日本30美國36中國世界14200其他我國太陽能資源非常豐富，而且開發(fā)利用的潛力非常大，發(fā)電產(chǎn)業(yè)的應用空間也非常廣闊，可以應用于與建材結(jié)合、并網(wǎng)發(fā)電、解決邊遠地區(qū)用電困難問題等。不得不說，德國、日本和美國的鼓勵政策世界光伏發(fā)電市場的增長。太陽能是人類用之不竭取之不盡的可再生能源，具有絕對的安全性、充分的清潔性、相對的廣泛性、潛在的經(jīng)濟性、資源的充足性及確實的長壽命和免維護性等優(yōu)點，在長期的能源戰(zhàn)略中具有重要地位。為了實現(xiàn)環(huán)境和能源的可持續(xù)發(fā)展，