太阳光伏能源系统用铅酸蓄电池认证技术规范Word格式.docx

1、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IEC6089

2、6-2:1995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。3.4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

3、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

4、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。3.16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

5、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

6、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。4.5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

7、。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

8、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

9、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-204095%6个月以内12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203040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

10、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-2040湿度（RH）95%表2电池工作条件的温度范围6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循环耐受能力（电池寿命）循环耐受能力（电池

11、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

12、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）1000120030005000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

13、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。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）放电电压（V）能量效率（Wh效率）=再充电容量（Ah）再充电电压（V）这些测量的目的是在不同荷电水平下测量蓄电池的效率。充电效率

14、是单体电池或电池组放电期间输出的电量与特定条件下恢复的初始荷电水平的电量的比值（见IEV486-03-09）。一般的电池效率的数据以Ah表示并且参考法拉第效率（Ah效率）。电量以安培小时表示（Ah）。如果电池生产商没有给出适用的数据，表4中给出的（法拉第）效率可用于参考。荷电态（SOC）90%75%50%铅酸电池效率85%90%95%20时不同荷电水平时的电池Ah效率以及循环深度为小于额定容量的20%Ah效率以及循环深度为小于额定容量的表420时不同荷电水平时的电池Ah效率以及循环深度为小于额定容量的20%在效率试验中，将产生如下情况：当在较低SOC循环时效率值就高。当平均SOC上升时效率值就

15、会有略有下降。当达到析气电压时，下降就较快了。电池效率受电池以前的荷电状态影响。当前一个循环的SOC高于当前循环时，这时得到的电池效率要比前一个循环的SOC低于当前循环时得到的效率高。这可以被视为是一种“记忆效应”。当前SOC较低以及先前SOC较高时，法拉第效率就会超过100%。10过放电保护铅酸电池应有过放电保护以防止由于不可逆转的硫酸盐化造成的容量损失。当放电深度超过设计最大值时，进行低压断开就可以实现过放电保护（断开电压值见表格3）。11机械耐受能力用于太阳能的电池在运输和安装时应耐受机械应力。在野外条件下要求额外的包装和保护。处置未包装的电池时要多加小心。对此，生产商提供的说明书中要加

16、以说明。关于对机械应力的特定要求，例如地震，冲击和振动，这些应该单独表明或者参考相关的产品标准。12合格实验程序为了评定电池是否适用于太阳能光伏应用，必需进行共4个试验。试验流程图如下，试验方法在下面会进行叙述。法在下面会进行叙述。5个蓄电池样品个蓄电池样品15.2文件、文件、标志和外观检查15C10容量测试3个蓄电池2个蓄电池15.2蓄电池充满电充电效率试验荷电保持能力试验循环耐久试验外观检查结束试验5个蓄电池样品个蓄电池电池样品13测量设备的精度当进行电池试验时，测试参数和精度如表5所示：参数精度电压电流温度电解液比重（只用于开口电池）时间表5测量设备的精度进行试验时测量设备的精度要符合相

17、应的IEC标准：IEC60051-2和60485电压测量IEC60051-2和60359电流测量1%20.005kg/l0.1%14试验样品的准备和维护试验样品应根据下列标准的程序进行准备：IEC60896-1固定铅酸电池（开口式）IEC60896-2固定铅酸电池（阀控式）实验样品应根据生产商的要求制造。试验也要包括现场存在的可能影响电池运行的任何特殊情况。整个试验期间，电池要放置在温度为252的水浴中或者是在252的循环空气中。电池端子基座离水面的距离至少是15mm但不超过25mm。如果几个电池在同一个水浴中，电池间的距离至少是25mm。15容量试验15.1根据第14款准备电池。15.2试验

18、要使用新的并且充满电的电池。按照下述方式进行充电：I=0.1C10直到V14.5V，然后以14.5V充电3小时。15.3完全充满后，以IN=0.1C10电流，1.8V/cell终压或者6个单体总终止电压10.8V将电池放电约0小时。放电期间电流恒定，误差为1%。手动控制放电电流时，如果要保证误差在1%范围内，需要在试验期间进行频繁调整。15.4单体电池或电池组的端电压可用自动记录或者使用电压表读数。至少要在计算的放电时间的25%,50%和80%的时候记录数据。CnomT=Inom在此之后，然后取合适的时间间隔记录数据，保证放电到终压Vakh期间的电压变化。这些电压值可以用来计算电池的能量效率。

19、15.5在平均温度25时，未校正的容量C（Ah）用放电电流（A）和放电时间（小时）C的乘积计算：Ca=Int。新电池在重复充放电时需要满足以下要求：第一个循环时Ca=0,95Cnom+/-5%第五个循环或之前Ca=Cnom+/-5%如果没有达到厂家宣称的额定容量，充放电循环至多再重复5次。15.6判定：如果满足下列条件，电池就通过了试验：（i）在任何头5次充放电循环中，额定容量在厂家标明的容量+/-5%（误差带）之内。（ii）5个试验样品所测值的范围应在5个样品电池的平均值+/-5%之内。16低荷电条件下的充电效率试验低荷电水平下的效率试验过程可以评估电池在先前充电后放电时提供能量的能力。16

20、.1循环条件初循环：根据15.2再充电直到100%SOC以0.1C10放电到1.8V/cell（=0%ofSOC）。放电期间电流要保持恒定，误差为3%。以0.1C10（额定C10）再充电直到容量为额定C/10容量的50%。充电期间电流要保持恒定，误差为以0.1C10（额定C10）放电到1.8V/cell。根据第三次和第四次的效率值计算平均效率值。16.2循环持续时间如果四个循环后效率值仍保持稳定，那么使用第三次和第四次循环时的效率就可以计算平均效率值。如果四个循环后效率值不稳定，那么至多再加5个循环直到两个连续值恒定（误差小于5%）。图：低荷电效率实验过程中的循环条件16.3判定（i）如果测得

21、的效率值的范围在下列值的+/-5%以内，那么电池就被认为通过了试验。涂膏式极板电池法拉第效率能量效率0.960.89管式极板电池0.940.84（ii）3个试验样品所测值的范围在3个样品电池的平均值+/-5%之间。17循环耐久试验本试验是一个加速循环耐受能力试验，目的是排除不适合用于太阳能领域的电池。17.1标准的容量测试17.2容量电流标定对电池进行恒流（厂家推荐充电电流）恒压（14.4V）充电，电压达到14.4V之后，恒压充电12小时。此时，电池为完全充电。电池再以0.2C放电到10.8V（SOC=0%），搁置1小时后，电池再次（厂家推荐充电电流）恒压（14.4V）充电，直到充电容量等于上

22、一步骤的放电容量（此时，SOC100）。连续记录充电电流，根据电流和充电容量计算SOC。做出充电电流-SOC曲线。17.3确定充电方法首先确定SOC，SOC=100，在充电电流SOC曲线上读取95SOC（或者100SOC）对应的充电电流值，然后充电方法就确定为恒流（厂家提供）恒压14.4V，直到电流小于上面得到的那个电流值为止。17.4循环耐久试验。按上面方法充电，然后以0.2C放电到10.8V，不断重复，进行55-60个循环测试。17.5判定:循环试验后，蓄电池容量衰减不得超过30%。在此可以看出电池在初始容量试验进行了5个深循环，在效率试验进行了5个部分循环和在加速循环耐受能力试验进行了5

23、0个深循环。18荷电保持能力试验18.1样品表面保持清洁干燥。18.2储存时的环境温度为（255）18.3根据15.1和15.2进行完全充电18.4开路储存60天。在开始放电前不要进行补充电。18.5储存后的容量试验18.6通过以下公式计算荷电保持CrCrCrST=Ca其中ST荷电保持率Ca储存前的容量试验中测得的容量Cr储存后没有进行补充电时测得的容量18.7判定：电池如果满足下列条件即通过试验（i）荷电保持率ST40%（ii）2个试验样品所测值的范围在2个样品电池的平均值+/-5%之间。19标识以及提供文件确认19.1每个电池上应有下列标识，标识要干净持久：a）厂商或供应商名字或者商标，原

24、产地b）电池类型（例如，深循环，开口式）c）生产日期d）额定容量C10e）标称电压f）推荐最大电压g）推荐最小电压19.2厂家或供应商应提供的信息a）推荐的放电深度b）循环寿命以及试验条件c）最大充电电压，浮充电压以及负载断开电压d）温度补偿曲线e）电池类型f）电解液密度g）书面的电池再生利用计划当仅有太阳能板方阵作为能源时（户用太阳能电源应避免这种情况），如果对电池的初始充电有特别要求，厂家应该告知。19.3判定如果在说明书中给出了上述的标识和文件，可以认为通过，否则不通过。另外，19.2中的要求还要有英文版的文件。20合格标志经过该规范测试合格的产品允许使用如下合格标志。附录A（资料性的，

25、试验分类）资料性的，试验分类）试验分类如下所示：A.1额定容量试验是为了确认铭牌上声明的额定容量，以及通过这种方式测定样品以额定放电时间，额定电流放电到指定的放电终压。A.210小时率额定容量试验这样的试验是为了在10小时率额定电流时测定10小时率额定容量以区别于铅酸电池的额定容量。A.3荷电保持率试验样品在完全充电一段时间后放电然后静置，这样的实验是为了通过静置前后的容量差测得荷电保持率。A.4充放电效率试验样品充满电后放电到放电终压，然后按上面的程序充电到放出电量，然后再一次放电到放电终压，然户通过测得的充电安培小时和放电安培小时计算充放电效率。A.5部分荷电效率试验在特定荷电水平范围内测

26、量充放电效率。A.6部分荷电态循环数量实验通过模拟在光伏系统中的使用，采用阳光辐射条件来评估充放电，从而确定样品可以用于光伏系统。A.7过充寿命试验过充的加速寿命实验用来评估正极板栅的寿命。A.8过放试验此试验是测定电池在过放状态的恢复能力。A.9气体再化合效率试验试验是评估密封铅酸电池充电过程中负极上因为氧气化合生成的水转化为氧气和氢气的能力。A.10安全阀开关试验试验是为了证实密封铅酸电池上的安全阀的运行A.11防爆试验试验是为了评定排气装置的防爆性能。A.12防泄露试验试验是为了评定充电时析出的硫酸量。A.13接受试验，工厂试验接受试验需要用户和供应商达成共识。需要检查标识，商标或者容量等级的一致性。A.14调试试验建议调试实验是为了通过容量测试确定安装电池与系统的整合性。