[发明专利]利用太阳电池组件为蓄电池组充电的方法及太阳电池组件

说明书

技术领域

本发明涉及光伏领域，尤其涉及一种利用太阳电池组件为蓄电池组充电的方法。

背景技术

近年来，随着传统的化石燃料的日益枯竭以及由于化石燃料的大量消耗造成的地球环境问题日益严峻，发展可替代绿色能源成了各国的重大发展规划，利用光电转换效应的太阳能光伏发电技术现在已经得到了快速的发展和广泛应用，尤其是太阳光伏发电系统的应用有着十分重要的意义。在目前的光伏发电系统的应用中，有很多是离网独立应用系统，比如太阳能路灯、家用发电系统等，这种太阳光伏发电系统一般需要配备蓄电池，将发电系统白天发的电收集存储供晚上或阴雨天使用。目前太阳电池作为太阳光伏发电系统中重要的组成部分得到巨大发展，太阳电池的输出性能得到不断的提高，但是利用太阳电池为蓄电池充电的组件制做方法没有太多的改进，这样造成了电能的浪费。

蓄电池充电时，要外接直流电源。当外接直流电源的电压高于蓄电池的电压时，电流从正极板流入蓄电池，经过电解液后，从负极板流出。蓄电池的充电时率越大，即使蓄电池达到额定容量的充电时间越长，蓄电池受到的电流冲击越小，对蓄电池的保护比较有利。图1为标称电压为2V的铅酸蓄电池10小时充电率的特性图。可以看出，在充电初期，蓄电池电压上升较快(2-2.2v)，在充电中期，蓄电池电压上升渐慢(2.2-2.3v)，在充电后期，蓄电池电压继续上升至2.3-2.6v。若继续充电，蓄电池电压上升变缓，至d点(2.7v)不再上升。蓄电池过充电和过放电都会影响蓄电池的使用寿命。过充电会使蓄电池大量出气，造成水分散失和活性物质的脱落。充电终期电流过大，会使极板活性物质受冲击而脱落，因此在充电终期采用较小的电流值是有益的。

按照蓄电池的充电特性图，蓄电池到了充电末期，充电电压较高，此时若减小充电电流，则更有利于延长蓄电池的使用寿命。

太阳电池组件正好在最大功率点附近有此功能，电压低时，电流较大，电压高时，电流逐渐减少，这样就有效地保护了蓄电池。

若太阳电池组件工作在最大功率点上方，不仅浪费了组件发出电能，还失去了以上的调节功能。

一般情况下，离网太阳能光伏发电系统中，为防止连续阴雨天，造成供电不足，蓄电池容量都配置较大，而太阳电池配置相对较小。也就是说，太阳电池为蓄电池的充电率，连10小时充电率都达不到，大多数是20小时充电率以上。在这种情况下，蓄电池的充电电压将更低，达到蓄电池的充电终期电压的时间也将更长，甚至在有限的日照时间内，几乎无法达到充电终期电压，假设按照图1所示10小时充电率来计算，太阳电池为蓄电池充电则大多集中在ab时间段中，也就是说蓄电池的充电电压维持在2.2-2.3V之间。以24V的蓄电池组以及如表1所示的现有技术中示例性的72片125mm*125mm的太阳电池构成的太阳电池组件的参数为例，现有技术采用如表1所示的72片太阳电池构成的太阳电池组件为24V(由12个蓄电池构成)的蓄电池组充电(与表1所示参数相同的36片太阳电池构成太阳电池组件为12V的蓄电池组充电)，则如表1所示的太阳电池组件的最大功率点输出电压为36.62157V，而蓄电池的充电电压维持在2.2-2.3V之间，平均充电电压为2.25V，也就是说，蓄电池组的充电电压应该维持在26.4-27.6V之间，平均充电电压为27V，即使算上防反充二级管的正向电压假设为0.5V，再加上现用的2米长4mm²电缆线的线阻(5.09Ω/Km)的电压0.581V，以及由于恶劣气候例如气候温度上升40度时的电压损失5.76V，目前的72片太阳电池构成的太阳电池组件的最大功率点输出电压也远高于蓄电池组所需的电压，而高出的这部分电能则白白地浪费掉，并且还增加了为蓄电池组充电的太阳电池组件的成本，另外对保护蓄电池延长其使用寿命也不利。

表1

其中，Uoc为开路电压，Isc为短路电流，Pmpp为最大功率点输出功率，Umpp为最大功率点输出电压，Impp为最大功率点输出电流，FF为填充因子。

发明内容

本发明的目的在于提供一种调整构成太阳电池组件的太阳电池的数量，进而满足蓄电池组所需的充电电压并且不会造成电能浪费的方法。

为此，本发明提供一种利用太阳电池组件为蓄电池组充电的方法，包括：

采用S片太阳电池构成所述太阳电池组件；

采用N个蓄电池单元构成所述蓄电池组；

调整所述太阳电池的数量S以使所述太阳电池组件的工作电压U符合下列条件：U≥T*N+M+X+Y；