當(dāng)充電完成時(shí),由充電模塊向控制模塊發(fā)出充電完成信號(hào)(持續(xù)高電平),,控制模塊此時(shí)將電表數(shù)據(jù)送至單片機(jī),,由單片機(jī)將數(shù)據(jù)記錄并顯示出來。然后控制模塊向充電模塊發(fā)出指令使充電電路停止工作,,并向逆變模塊發(fā)出指令使逆變電路工作,,向負(fù)載供電。此時(shí)將電表接在逆變器與負(fù)載之間,,通過電表可以直接讀出負(fù)載從蓄電池獲取的電能,,由于電表只能檢測220V交流電,所以從電表獲取的電能實(shí)際上包含了逆變器消耗電能和負(fù)載消耗的電能,。
當(dāng)放電完成時(shí),,由逆變模塊向控制模塊發(fā)出放電終止信號(hào),控制模塊此時(shí)將電表發(fā)送過來的電量數(shù)據(jù)送至單片機(jī),,由單片機(jī)將數(shù)據(jù)記錄并顯示出來,。然后控制模塊向逆變模塊發(fā)出指令使逆變電路停止工作,并斷開負(fù)載,??紤]到蓄電池充電和放電的不同步,單相電度表即可作為充電電能計(jì)量也可用作放電電能計(jì)量,。若是要再次檢測,,重復(fù)以上的操作。
3. 蓄電池儲(chǔ)能效率影響因素
蓄電池儲(chǔ)能效率關(guān)系到蓄電池的壽命和成本,,要提高蓄電池儲(chǔ)能效率就要了解儲(chǔ)能效率都受哪些因素的影響,,除了蓄電池自身構(gòu)造會(huì)影響其儲(chǔ)能效率,如元件材質(zhì),、制造工藝,、電解液配置等,蓄電池儲(chǔ)能效率也與充電狀態(tài),、充放電電流,、充電電壓、環(huán)境溫度等一些外部因素有很大關(guān)系,。
- 充電狀態(tài)的影響
充電狀態(tài)是指蓄電池在充電時(shí)達(dá)到的狀態(tài),,簡而言之滿充時(shí)的充電狀態(tài)為100%。根據(jù)國家的相關(guān)規(guī)定,,在充電狀態(tài)不同時(shí)對蓄電池的儲(chǔ)能效率有不同的標(biāo)準(zhǔn),,在充電狀態(tài)小于50%時(shí),要求蓄電池儲(chǔ)能效率大于95%;充電狀態(tài)在75%的時(shí)候,,要求蓄電池儲(chǔ)能效率大于90%;充電狀態(tài)在90%時(shí),,要求蓄電池儲(chǔ)能效率大于85%,。
- 充放電電流的影響
由蓄電池特性可知,在對蓄電池進(jìn)行放電時(shí),,大電流放電蓄電池實(shí)際釋放的能量小于小電流放電時(shí)蓄電池釋放的能量,,這說明蓄電池的儲(chǔ)能效率與放電率有很大的關(guān)系。
通過圖2 能夠看出蓄電池的庫倫效率在電流變大時(shí)也不斷增加,,這是由于當(dāng)大電流充放電時(shí),,會(huì)縮短蓄電池的充放電時(shí)間,所以蓄電池由于自放電而損失的能量就比較小,。而充電效率和放電效率,,在電流比較小的時(shí)候,兩者都會(huì)隨著電流的增大不斷的增大,,當(dāng)超過某一時(shí)刻后,兩者就會(huì)隨著電流的增大而減小,,這是因?yàn)殡娏鬟^大時(shí)電池內(nèi)部的極化現(xiàn)象就會(huì)加劇,,蓄電池的功率損耗就會(huì)變大,進(jìn)而使得能量損耗的增加,,所以導(dǎo)致蓄電池的效率下降,。所以在選擇充放電電流的時(shí)候不能盲目選擇,電流過大或者過小都會(huì)降低蓄電池的效率,,要根據(jù)實(shí)際的情況對蓄電池充放電電流進(jìn)行選擇,。
- 充電電壓的影響
充電效率實(shí)際也就是把硫酸鉛轉(zhuǎn)變成二氧化鉛和鉛活性物質(zhì)的時(shí)消耗的電量和充電過程中輸入到蓄電池電量的比值,在此假設(shè)蓄電池沒有自放電,,那么蓄電池的儲(chǔ)能效率就等于充電效率乘以放電效率,。
而在充電過程中消耗的電能主要由于蓄電池內(nèi)析氣和腐蝕等一些副反應(yīng)。閥控式鉛酸蓄電池的充電效率較高,,充電效率和荷電狀態(tài)有很大關(guān)系,,一直到蓄電池滿電荷之前蓄電池的充電效率都會(huì)很高,在接近完全充滿電的時(shí)候由于產(chǎn)生過充電反應(yīng),,所以充電效率就會(huì)降低,。以單體蓄電池為例,其額定電壓一般為2.0V,,如圖3給出了在恒壓充電下充電電壓和儲(chǔ)能效率的關(guān)系曲線,,可以看出,在電壓較小的時(shí)候隨著充電電壓的升高儲(chǔ)能效率會(huì)增加,,當(dāng)超過一定值時(shí)由于副反應(yīng)的發(fā)生,,儲(chǔ)能效率會(huì)下降。
- 環(huán)境溫度的影響
將蓄電池的充電設(shè)置為恒壓限流,,在環(huán)境溫度小于10時(shí),,會(huì)對蓄電池內(nèi)的電流擴(kuò)散造成影響使其降低,,但是對交換電流的密度影響不大,所以加劇了蓄電池內(nèi)部濃度差的極化,,導(dǎo)致了儲(chǔ)能效率的減小,。低溫條件下,對于放電過程中產(chǎn)生的,,充電時(shí)其溶解的速度會(huì)降到很小,,而且上的空隙不能夠使電解液保持飽和度最小,對充電的化學(xué)反應(yīng)有一定的阻礙力,,最終導(dǎo)致的結(jié)果就會(huì)使儲(chǔ)能效率下降,。
4. 飛輪儲(chǔ)能
近年來,飛輪儲(chǔ)能技術(shù)取得突破性進(jìn)展是基于下述三項(xiàng)技術(shù)的飛速發(fā)展:一是高能永磁及高溫超導(dǎo)技術(shù)的出現(xiàn),;二是高強(qiáng)纖維復(fù)合材料的問世,;三是電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展。利用超導(dǎo),,我們可以把具有一定質(zhì)量的飛輪放在永磁體上邊,,飛輪兼作電機(jī)轉(zhuǎn)子。當(dāng)給電機(jī)充電時(shí),,飛輪增速儲(chǔ)能,,變電能為機(jī)械能;飛輪降速時(shí)放能,,變機(jī)械能為電能,。儲(chǔ)能飛輪裝置示例:超導(dǎo)體是由鋇釔銅合金制成,并用液氮冷卻至77K,,飛輪腔抽至10-8托的真空度(托為真空度單位,,1Torr(托)=133.332Pa),這種飛輪能耗極小,,每天僅耗掉儲(chǔ)能的2%,。
1994年,美國阿貢(ANL)國家實(shí)驗(yàn)室用碳纖維試制一個(gè)儲(chǔ)能飛輪:直徑38厘米,,質(zhì)量為11千克,,采用超導(dǎo)磁懸浮,飛輪線速度達(dá)1000米/秒,。它儲(chǔ)存的能量可將10個(gè)100瓦燈泡點(diǎn)燃25小時(shí),。該實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)儲(chǔ)能為50千瓦小時(shí)的儲(chǔ)能輪,最終目標(biāo)是使其儲(chǔ)能達(dá)5000千瓦小時(shí)的儲(chǔ)能飛輪,。一個(gè)發(fā)電功率為100萬千瓦的電廠,,約需這樣的儲(chǔ)能輪200個(gè)。
1992年美國飛輪系統(tǒng)公司(AFS)開發(fā)了一種用于汽車上的機(jī)-電電池(EMB),,每個(gè)“電池”長18厘米,,直徑23厘米,,質(zhì)量為23千克。電池的核心是一個(gè)以20萬轉(zhuǎn)/分旋轉(zhuǎn)的碳纖飛輪,,每個(gè)電池儲(chǔ)能為1千瓦小時(shí),,它們將12個(gè)“電池”放在IMPACT轎車上,能使該車以100千米/小時(shí)的速度行駛480千米,。機(jī)-電電池共重273千克,,若采用鉛酸電池,則共重396千克,。機(jī)-電電池所儲(chǔ)的能量為鉛酸電池的2.5倍,,使用壽命是鉛酸電池的8 倍,且它的“比功率”(即爆發(fā)力)極高,,是鉛酸電池的25倍,,是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的10倍,它可將該車在8秒鐘內(nèi)由靜止加速至100千米/小時(shí),。
5. 抽水儲(chǔ)能
抽水儲(chǔ)能電站儲(chǔ)存能量的釋放時(shí)間從幾小時(shí)到幾天,,綜合效率在70~85%之間。
水輪機(jī)的效率:轉(zhuǎn)輪技術(shù)模型最高有95%,,80-90年代的水輪機(jī)模型效率最高只有90%。中,、小型水輪機(jī)的效率可能只有75~80%左右,。大型水泵的效率大約在85~90%之間。
再考慮發(fā)電機(jī)效率98%左右,??雌饋沓樗畠?chǔ)能的效率也就是70~80%左右。
6. 超導(dǎo)儲(chǔ)能
超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)(SMES)利用超導(dǎo)體制成的線圈儲(chǔ)存磁場能量,,功率輸送時(shí)無需能源形式的轉(zhuǎn)換,,具有響應(yīng)速度快(ms 級(jí)),轉(zhuǎn)換效率高(96%),、比容量(1-10 Wh/kg)/比功率(104-105kW/kg)大等優(yōu)點(diǎn),,可以實(shí)現(xiàn)與電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)大容量能量交換和功率補(bǔ)償。
SMES 可以充分滿足輸配電網(wǎng)電壓支撐,、功率補(bǔ)償,、頻率調(diào)節(jié)、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和功率輸送能力的要求,。
7. 氫儲(chǔ)能
氫儲(chǔ)能在電力供過于求的時(shí)候采用電解水的獲得氫,,然后低溫液態(tài)存儲(chǔ)起來,在需要的時(shí)候通過燃燒產(chǎn)生能量,,氫也是燃料電池的主要燃料之一,。氫能的生產(chǎn)成本是汽油的46倍,,其運(yùn)輸、存儲(chǔ),、轉(zhuǎn)化過程的成本也都較化石能源高,。有人提出利用太陽能,風(fēng)能和水能發(fā)電電解水,,真正實(shí)現(xiàn)新能源產(chǎn)生新能源,,并達(dá)到儲(chǔ)存能量效果,真正實(shí)現(xiàn)“清潔能源的可持續(xù)利用”,。
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