储能的功能和使用

光伏系统中使用储能来增加系统为负载供电的时间。蓄电池是光伏系统中最常见的储能类型。然而，在特定类型的系统或应用中，也可以使用其他储能组件。例如，在抽水系统中，如果抽出额外的水并将其存储在水箱中以供阴天使用，则可以大大减少或消除电池存储量。

在独立发电系统中，需要某种形式的储能，除非负载与阳光照射的时间完全匹配。 （这种精确匹配很少见，并且仅限于几种类型的系统 - 例如为风扇提供动力以进行冷却，或在某些情况下为抽水进行灌溉）。在独立系统中，储能不仅需要在夜间为负载供电，而且还需要允许负载在多云天气期间运行。所需的储能天数取决于特定地点的天气模式，多云的地点需要更多的储能空间。在具有大量储能的系统中，储能系统的额外用途是可以缓冲系统以应对低日照时段（例如冬季）。例如，在需要高可靠性的电信系统中，大型电池组可以实现高可靠性，而不需要调整光伏阵列的尺寸以满足最恶劣的日照条件。一般来说，所包含的储能量越大，系统对低日照时段的敏感度就越低，并且电力可用性就越可靠。下图显示了电力可用性如何随着储能的增加而增加。  

在连接到公用电网电力供应的系统中，通常不需要储能。晴天时使用光伏发电，夜间或阴天时则由电网提供电力。然而，即使在并网系统中，也可以包含储能，不是为了像独立系统那样提高供电的可靠性，而是为了增加光伏发电的价值。在许多公用事业公司看到的负载中，夏季下午发生的空调负载增加了公用事业公司必须提供的总负载。这些负载峰值的供电成本要高得多。由于光伏发电的电力输出通常在夏季最大，因此光伏系统的输出可以很好地匹配所产生的电力的峰值负载并存储几个小时。此应用程序的储能使用称为峰值偏移，如下图所示。

电池的功能

电池是大多数未连接到公用电网的光伏系统的共同特征。除了提供储能之外，电池还可以用于其他几种功能：

储能。电池存储来源于发电产生的能量，当该来源不可用时，负载可以使用该能量。在任何能源生成系统中加入储能将增加能源的可用性。

启动电流。相比于单独阵列可以提供的电流，电池可以为负载提供更高的电流。如果特定负载在启动时消耗大量电流，则这尤其有用。许多电机最初都有高电流要求。

功率调节。电池可以起到功率调节的作用。使用此功能的两种情况是直接耦合系统（例如抽水）和不间断电源。

除了不同的运行模式外，光伏系统中的电池还必须满足其他几个标准。由于光伏系统需要可靠性和低维护，因此电池也必须具有较长的使用寿命。此外，由于电池通常占光伏系统总成本的很大一部分，因此成本是光伏系统电池的一个重要因素。一般来说，为其他应用制造的电池不太适合光伏能源应用。可再生能源系统中电池的主要特性是：

• 电池效率
• 深循环和长时间低电量状态如何影响电池容量和寿命
• 初始和持续的电池成本
• 电池的维护要求

水的电解

在电解质成分为水的电池溶液中（例如铅酸电池），在给电池充电时必须考虑电解水的可能性。水的电解，将水分解成氧气和氢气。

根据标准电位，某反应的电压为1.23V。然而，该反应的活化过电位很大，因此在电池中达到大约2.2V的电压之前，该反应不会以显着的速率进行（因此在电池充电或放电中可以忽略不计）。在高充电速率期间，充电电压可能超过该电压，因此这样的电池中将发生两个反应：一是电池的充电，二是水的电解。由于水的电解产生氢气和氧气（这两种气体都是气体），因此电池会产生气体。水的电解对电池有多种影响。首先，它会导致电池失水，必须更换电池。此外，如果在通风不良的区域释放氢气，氢气的释放会形成潜在的安全隐患，或者可能使电池外壳压力过大。通过防止气体（特别是氢气）从电池中逸出，可以最小化或避免这两个问题。使用这种方法的电池称为密封电池或重组电池。尽管存在与放气相关的潜在维护和安全问题，但它也可能产生有益的影响。例如，在铅酸电池中，可以使用放气来混合电解质，从而防止硫酸浓度较高（密度较大）的区域下沉到底部（这种效应称为分层）。

水的电解受到铅酸电池中存在的少量杂质的影响，因此含有铅添加剂（出于机械强度或其他实际目的）的电池可能会经历显着不同的放气电压。此外，由于活化能取决于温度，因此电池放气时的电压随电池温度和电池部分的细节而变化。

电池在光伏系统中的用途

虽然储能系统的主要功能是在没有阳光时提供电力，从而增加光伏系统提供电力的时间，但添加电池还有许多其他优点，这意味着电池可以用于多种用途。对于由一个或两个光伏组件组成的小型系统，电池可以充当负载匹配系统。或者，在包含具有大初始电流消耗的负载（例如感性负载，通常以电机为代表）的光伏系统中，电池可用于提供初始启动电流。在并网系统中，电池储能可用于调峰，将太阳产生的电力存储几个小时，以便在峰值负载出现时更好地匹配。