离网式分布式发电系统中的铅酸蓄电池储能技术余宏武I,林桦I,寿海明2(1.华中科技大学电力安全与高效湖北省重点实验室武汉4300742.海军装备研究院舰船论证研究所北京100073)摘要:釆用光伏发电或风力发电等新能源的离网式分布式发电系统通常需要储能单元以满足用户对供电稳定性的要求。本文对铅酸蓄电池储能系统在分布式发电系统中的应用特点进行了介绍，对分布式发电系统中的蓄电池的选择、使用及管理等方面的关键问题进行了探讨。关键词：分布式发电铅酸蓄电池VRLA储能屮图分类号：TM61,TM912.1文献标识码：A文章编号：ResearchonLead・AcidBatteryEnergyStorageTechniqueinOff-gridDistributedGenerationSystemSheHong-wu1,LinHua1,ShouHaiming2,DuanShanxu1(1•ElectricPowerSecurityandHighEfficiencyLab・HuazhongUniversityofScienceandTechnology,Wuhan430074,China2.NavalInstituteofArming,Beijing100073,China)Abstract:Theenergystorageunitwasgenerallyneededintheoff-griddistributedgenerationsystemtosatisfythestabilityofpowersupplyfortheusers・Theapplicationfeatureoflead-acidbatterystoragesystemusedinoff-griddistributedgenerationwasintroducedinthispaper.Thechoice,operationandmanagementofthelead-acidbatteiyintheenergystoragesystemwerealsodiscussed・KeyWords:distributedgeneration,lead-acidbattery,VRLA,energystorage1引言由于传统能源的枯竭，各国对坏境保护的日益重视以及现有电力系统的种种弊端，采用各种新能源的分布式发电系统日益得到人们的重视。在分布式发电系统屮，风力发电⑴和太阳能光伏发电⑵技术由于対环境几乎不造成污染而更加受到人们的青睐。由于光照条件和风力大小的不断变化，为了满足用户对电力稳定性的要求，离网式分布式发电系统中通常需要具备储能单元⑶。目前可用于分布式发电系统中的储能方式主要有蓄电池储能、飞轮储能⑷⑸、超导储能、超级电容储能等⑹。目前国内外对飞轮储能技术的研究非常积极。但到目前为止，飞轮储能技术只是小功率范围内进行了试验性应用研究，距离大规模实用化还有一段距离。超导储能技术由于其需要复杂的制冷设备和昂贵的高温超导材料而造成了很高的成本；超级电容储能技术由于其储存容量较小，目前仍在试验阶段。用于储能系统蓄电池目前已有多种，包括铅酸蓄电池，線镉(Ni・Cd)电池,線氢(Ni・Mh)电池⑺,钠硫(Na・S)电池，帆电池(VRB)等。这些电池中有些已在储能系统中开始试验性使用，但同样由于成本和技术等问题使它们的实用化进展缓慢。虽然铅酸蓄电池的主要原料1#电铅价格自2003年下半年以来不断猛涨，从2003年7月的4700元/吨上涨到目前(2007年5月)的16000元/吨，对应的铅酸蓄电池价格也已上涨到0.75元AVh0但与英他储能技术相比，铅酸蓄电池仍然是唯一一种成本可以为用户所接受的大容量储能方式。目前世界各地已经建立了许多基于铅酸蓄电池的储能系统。1988年，美国在加利福利亚洲建立了10MW/40MWh铅酸蓄电池储能系统，用于电力调峰和电能质量控制⑶。1981年，德国建成了一台基于VRLA的17MW蓄电池储能系统并于1987年投入商业运营。1996年，美国在阿拉斯加的Metlakatla上建立了另外一套基于VRLA的1.4MWh蓄电池储能系统，该系统作为离网式水力发电系统的后备电源，能够以800KVA的功率提供90分钟的应急电能⑻。2.1铅酸蓄电池基本原理铅酸蓄电池rtlG.Plant于1859年发明。1882年，J.H.Glastone和A.Tribe提出了著名的“双硫酸盐化理论”，根据这一理论，铅酸蓄电池的正负极在放电时都转化为硫酸铅，在充电时又会还原为初始状态切。单格铅酸蓄电池的额定电压为2V,针对其应用范围不同，其容量从数Ah到上万Ah不等。目前已知的最大容量的单格铅酸蓄电池为美国“俄亥俄”级弹道导弹核潜艇所使用的PDX-57型电池，单格容量为10,000Ah，体积为58X51X117cm,重量为953Kg。该艇采用128个单格电池串联构成额定电压256V的储能系统,额定容量为2.6MWh,l0,o2.2VRLA所采用的技术普通铅酸蓄电池需要定期管理的原因在于充电时水的损失以及开口状态下硫酸的挥发。针对这个问题，人们研制了新型阀控铅酸蓄电池（...