光伏系统中电池的关键功能是在其他发电来源不可用时提供电力,因此光伏系统中的电池将经历连续的充电和放电循环。所有电池参数均受电池充电和放电周期的影响。
电池充电状态 (BSOC)
光伏系统中使用的电池的一个关键参数是电池充电状态 (BSOC)。 BSOC 定义为已使用的总能量或电池容量与电池可用总能量的比例。
电池充电状态(BSOC 或 SOC)给出了电池中当前存储的能量与标称额定容量的比率。例如,对于 80% SOC、容量为 500 Ah 的电池,电池中存储的能量为 400 Ah。测量 BSOC 的常用方法是测量电池的电压并将其与充满电的电池的电压进行比较。然而,由于电池电压取决于温度以及电池的充电状态,因此该测量仅提供电池充电状态的粗略概念。
放电深度
在许多类型的电池中,在不会对电池造成严重且通常无法修复的损坏的情况下,无法取出电池中存储的全部能量(换句话说,电池无法完全放电)。电池的放电深度 (DOD) 决定了可以从电池中提取的电量比例。例如,如果制造商给出的电池的DOD为25%,那么负载只能使用25%的电池容量。
几乎所有电池,特别是可再生能源应用的电池,都是根据其容量来额定的。然而,可以从电池中提取的实际能量通常(特别是铅酸电池)明显小于额定容量。发生这种情况的原因是,特别是对于铅酸电池,从电池中提取全部电池容量会大大缩短电池寿命。放电深度 (DOD) 是电池可使用的电池容量的一部分,由制造商指定。例如,DOD为20%的500Ah电池只能提供500Ah x .2 = 100Ah。
每日放电深度
除了指定总放电深度外,电池制造商通常还会指定每日放电深度。每日放电深度决定了 24 小时内可从电池中提取的最大能量。通常,在较大规模的光伏系统(例如偏远房屋的光伏系统)中,电池组的固有尺寸使得每日放电深度不会成为额外的限制。然而,在存储时间相对较短的较小系统中,可能需要计算每日放电深度。
充电和放电率
指定电池容量的常见方法是提供电池容量作为电池完全放电所需时间的函数(请注意,实际上电池通常无法完全放电)。以这种方式指定电池容量的符号写为 Cx,其中 x 是电池放电所需的时间(以小时为单位)。 C10=Z(也写为C10=xxx)表示电池在10小时放电时电池容量为Z。当放电率减半时(电池放电时间加倍至20小时),电池容量上升至Y。将电池放电10小时时的放电率通过容量除以时间得出。因此,C/10就是充电率。也可写为0.1C。因此,C20/10(也写为0.1C20)的规格是电池容量(电池在20小时内放电时测得的)在10小时内放电时所获得的充电率。当短时间内使用较高或较低的充电率时,可能会产生这种相对复杂的符号。
充电速率(以安培为单位)以单位时间添加到电池的电荷量给出(即库仑/秒,其单位为安培)。充电/放电速率可以直接通过给出电流来指定 - 例如,电池可以以 10 A 进行充电/放电。然而,更常见的是通过确定充电/放电所需的时间量来指定充电/放电速率。将电池完全放电。在这种情况下,放电率由电池容量(以 Ah 为单位)除以电池充电/放电所需的小时数得出。例如,容量为500Ah的电池,理论上在20小时内放电至其终止电压,其放电倍率为500Ah/20h=25A。此外,如果电池是12V电池,则功率提供给负载的电流为 25A x 12 V = 300W。请注意,电池仅“理论上”放电至最大水平,因为大多数实际电池无法完全放电而不损坏电池或缩短其使用寿命。
充电和放电机制
每种电池类型都有一组与其充电和放电机制相关的特定限制和条件,并且许多类型的电池需要特定的充电机制或充电控制器。例如,镍镉电池在充电前应几乎完全放电,而铅酸电池切勿完全放电。此外,每种类型的电池在充电周期期间的电压和电流都不同。通常,为一种类型的电池设计的电池充电器或充电控制器不能与另一种类型的电池一起使用。