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前 言 为 了 适 应 我 国 光 伏 发 电 系 统 对 铅 酸 蓄 电 池 的 技 术 要 求, 提 高 我 国 光 伏 发 电 系 统 用 铅 酸 蓄 电 池 的 技 术 水 平, 特 制 定 本 认 证 技 术 规 范 本 规 范 主 要 参 考 了 国 际 光 伏 认 证 体 制 (PVGAP) 制 定 的 PVRS5A 太 阳 光 伏 能 源 系 统 用 铅 酸 蓄 电 池 技 术 条 件, 并 对 原 标 准 中 循 环 耐 久 试 验 的 检 测 方 法 和 判 定 进 行 了 修 改 和 完 善 本 技 术 规 范 由 北 京 鉴 衡 认 证 中 心 提 出 并 归 口 本 技 术 规 范 起 草 单 位 : 北 京 鉴 衡 认 证 中 心 山 东 圣 阳 电 源 股 份 有 限 公 司 信 息 产 业 部 化 学 物 理 电 源 产 品 质 量 监 督 检 验 中 心 信 息 产 业 部 邮 电 工 业 产 品 质 量 监 督 检 验 中 心 本 技 术 规 范 主 要 起 草 人 : 王 宗 周 庆 申 余 华 强 余 斌, 纳 明 亮 II

太 阳 光 伏 能 源 系 统 用 铅 酸 蓄 电 池 认 证 技 术 规 范 1 范 围 本 技 术 规 范 规 定 了 太 阳 能 光 伏 系 统 用 铅 酸 电 池 的 一 般 要 求, 以 及 判 定 蓄 电 池 是 否 适 用 于 太 阳 光 伏 能 源 系 统 应 用 而 需 要 进 行 的 试 验 程 序 本 技 术 规 范 也 适 用 于 条 件 相 似 的 风 力 发 电 风 光 互 补 供 电 系 统 及 其 它 可 再 生 能 源 系 统 用 蓄 电 池 的 试 验 程 序 本 技 术 规 范 中 不 包 含 与 电 池 尺 寸, 充 电 方 式 以 及 光 伏 系 统 设 计 有 关 的 特 定 信 息 2 规 范 性 引 用 文 件 下 列 文 件 中 的 条 款 通 过 本 技 术 规 范 的 引 用 而 成 为 本 技 术 规 范 的 条 款 凡 是 标 注 日 期 的 引 用 文 件, 其 随 后 所 有 的 修 改 单 ( 不 包 括 勘 误 的 内 容 ) 或 修 订 版 均 不 适 用 于 本 技 术 规 范, 然 而, 鼓 励 根 据 本 技 术 规 范 达 成 协 议 的 各 方 研 究 是 否 可 使 用 这 些 文 件 的 最 新 版 本 凡 是 不 注 日 期 的 引 用 文 件, 其 最 新 版 本 适 用 于 本 技 术 规 范 GB/T 2900.11 蓄 电 池 名 词 术 语 GB/T 2297 太 阳 能 光 伏 能 源 系 统 术 语 (IEC 61836 太 阳 光 伏 能 源 系 统 术 语 和 符 号 ) IEC 60051-2 直 接 作 用 模 拟 指 示 电 测 量 仪 表 及 其 附 件 第 二 部 分 : 电 流 表 和 电 压 表 特 殊 要 求 IEC 60359 电 气 和 电 子 测 量 设 备 的 性 能 的 表 示 IEC 60485 数 字 电 子 直 流 电 压 表 和 直 流 电 子 模 数 转 换 器 IEC 60721-1 环 境 条 件 分 类 第 1 部 分 : 环 境 参 数 及 其 严 酷 程 序 IEC 60896-1 固 定 式 铅 酸 蓄 电 池 一 般 要 求 和 试 验 方 法 第 1 部 分 : 开 孔 透 气 型 IEC 60896-2 固 定 式 铅 酸 蓄 电 池 一 般 要 求 和 检 验 第 2 部 分 : 阀 调 整 型 3 定 义 3.1 工 作 循 环 单 体 电 池 或 电 池 组 的 运 行 条 件 包 括 很 多 因 素 诸 如 充 电 率 放 电 率 和 环 境 条 件 放 电 深 度 循 环 次 数 和 循 环 方 式 温 度 以 及 处 于 开 路 状 态 的 温 度 和 时 间 等 3.2 工 作 循 环 容 量 1

满 足 工 作 循 环 条 件 要 求 的 电 池 或 电 池 组 的 容 量 3.3 安 时 容 量 电 池 或 电 池 组 在 特 定 条 件 下, 如 充 电 条 件 放 电 率 温 度 和 终 止 电 压 等, 所 能 释 放 的 安 时 数 3.4 电 池 容 量 充 满 电 的 电 池 组 以 给 定 的 放 电 率 放 电 至 指 定 的 终 止 电 压 所 得 到 的 总 安 时 数 3.5 C 10 以 10 小 时 率 电 流 恒 流 放 电 得 到 的 蓄 电 池 的 额 定 容 量 3.6 维 持 天 数 充 满 电 的 电 池 组 在 没 有 接 收 到 如 光 伏 方 阵 等 外 部 电 源 充 电 的 状 态 下 所 支 持 负 载 工 作 的 天 数 3.7 深 循 环 电 池 蓄 电 池 中 的 一 类, 其 设 计 能 使 蓄 电 池 在 去 除 了 20% 额 定 Ah 容 量 后 仍 能 按 照 日 常 条 件 工 作, 而 不 损 坏 或 过 度 减 损 寿 命 3.8 充 电 终 止 电 压 充 电 电 源 正 常 终 止 充 电, 或 持 续 恒 压 充 电 时, 电 池 或 电 池 组 的 电 压 3.9 额 定 容 量 充 满 电 的 电 池 ( 组 ) 在 特 定 的 温 度 电 流 终 止 电 压 条 件 下, 当 放 电 至 终 止 电 压 时 所 释 放 的 全 部 电 量 3.10 端 电 压 电 池 在 充 电 放 电 或 开 路 状 态 下 的 任 何 时 候, 电 池 ( 组 ) 端 子 间 的 电 压 3.11 充 电 放 电 效 率 试 验 充 电 放 电 效 率 试 验 是 将 样 品 在 充 满 电 的 状 态 下 放 电 至 终 止 电 压, 然 后 充 入 与 放 出 的 安 时 数 相 等 的 电 量, 再 次 放 电 至 终 止 电 压 而 进 行 的 效 率 试 验 3.12 部 分 荷 电 态 效 率 试 验 部 分 荷 电 态 效 率 试 验 是 在 蓄 电 池 ( 组 ) 部 分 荷 电 态 下, 对 特 定 荷 电 状 态 下 进 行 的 效 率 试 验 光 伏 系 统 运 行 中 会 出 现 部 分 荷 电 态 运 行 条 件 3.13 部 分 荷 电 态 循 环 次 数 试 验 部 分 荷 电 态 循 环 次 数 试 验 是 根 据 典 型 太 阳 光 伏 户 用 系 统 应 用 的 太 阳 辐 照 条 件, 估 计 充 电 和 放 电 的 状 态, 在 部 分 荷 电 态 下 进 行 的 试 验, 用 以 确 认 样 品 适 于 光 伏 系 统 部 分 荷 电 态 会 在 光 伏 系 统 运 行 中 出 现 2

4. 试 验 项 目 4.1 容 量 容 量 指 的 是 电 池 在 给 定 的 放 电 终 止 电 压 以 及 电 流 时 放 出 的 安 时 数, 并 且 随 着 电 解 液, 温 度, 放 电 电 流 和 终 压 等 条 件 变 化 一 般 情 况 下, 铅 酸 电 池 生 产 商 公 布 的 额 定 容 量 为 10h 放 电 容 量 除 此 之 外, 生 产 商 还 应 该 提 供 光 伏 系 统 应 用 中 也 会 用 到 的 120h 和 240h 放 电 的 容 量 表 1 太 阳 能 应 用 中 电 池 的 一 般 容 量 等 级 容 量 Ah 电 流 A 放 电 时 间 h * 终 止 电 压 V C 240 I 240 240 1.90 C 120 I 120 120 1.85 C 10 I 10 10 1.75 * 指 单 体 电 池 的 终 止 电 压 4.2 充 电 效 率 充 电 效 率 的 评 价 有 两 种 : 法 拉 第 效 率 ( 安 时 效 率 )= 放 电 容 量 (Ah) 再 充 电 容 量 (Ah) 能 量 效 率 ( 瓦 时 效 率 )= 放 电 容 量 (Ah) Σ 放 电 电 压 (V) 再 充 电 容 量 (Ah) Σ 再 充 电 电 压 (V) 测 量 的 目 的 是 评 价 蓄 电 池 在 不 同 荷 电 态 下 的 效 率 充 电 效 率 是 单 体 电 池 或 电 池 组 放 电 期 间 输 出 的 电 量 与 特 定 条 件 下 恢 复 到 初 始 荷 电 水 平 所 需 电 量 的 比 值 注 : 通 常, 给 出 的 电 池 效 率 指 法 拉 第 效 率 ( 安 时 效 率 ) 电 量 以 安 时 表 示 (Ah) 如 果 电 池 生 产 商 未 给 出 数 据, 则 可 参 考 表 2 中 给 出 的 ( 法 拉 第 ) 效 率 表 2 20 及 循 环 深 度 小 于 额 定 容 量 20% 时 不 同 荷 电 态 下 的 电 池 安 时 效 率 典 型 值 荷 电 态 (SOC) 铅 酸 电 池 效 率 90% >85% 75% >90% <50% >95% 3

在 效 率 试 验 中, 将 产 生 如 下 情 况 : 在 较 低 SOC 循 环 时 效 率 值 高 随 平 均 SOC 的 上 升, 效 率 值 略 有 下 降 当 达 到 析 气 电 压 时, 下 降 很 快 电 池 效 率 受 电 池 以 前 的 荷 电 态 影 响 前 一 个 循 环 的 SOC 高 则 电 池 效 率 高, 前 一 个 循 环 的 SOC 低 则 电 池 效 率 低, 这 可 以 视 为 一 种 记 忆 效 应 当 当 前 循 环 的 SOC 较 低 且 前 一 次 循 环 的 SOC 较 高 时, 法 拉 第 效 率 可 能 会 超 过 100% 4.3 荷 电 保 持 荷 电 保 持 是 电 池 在 没 有 充 电 的 条 件 下 保 持 容 量 的 一 种 能 力, 例 如 当 不 与 系 统 连 接 的 时 候, 如 运 输 或 储 存 期 间 用 于 太 阳 光 伏 能 源 系 统 的 蓄 电 池 要 有 很 好 的 荷 电 保 持 能 力 因 此, 生 产 商 应 声 明 其 电 池 的 荷 电 保 持 能 力, 并 且 要 满 足 相 关 电 池 标 准 的 要 求 注 : 荷 电 保 持 会 影 响 允 许 的 储 存 和 维 持 时 间 4.4 循 环 耐 受 能 力 ( 电 池 寿 命 ) 循 环 耐 受 能 力 是 电 池 承 受 重 复 充 放 电 的 能 力 一 般 的, 给 出 的 循 环 耐 受 能 力 是 在 每 个 循 环 中 电 池 完 全 充 满 电 在 固 定 放 电 深 度 下 的 循 环 次 数 通 常 电 池 的 循 环 耐 受 能 力 是 指 在 容 量 下 降 到 额 定 容 量 的 80% 之 前 所 实 现 的 循 环 次 数, 如 下 表 3 所 示, 各 类 电 池 的 放 电 深 度 均 为 20% 已 制 定 的 循 环 测 试 在 下 列 标 准 中 已 列 出 IEC 60896-1 固 定 铅 酸 电 池 ( 开 口 式 ) IEC 60896-2 固 定 铅 酸 电 池 ( 阀 控 式 ) 在 光 伏 系 统 中, 电 池 将 会 进 行 大 量 不 同 荷 电 水 平 的 浅 循 环 因 此 单 体 电 池 或 电 池 组 要 符 合 本 规 范 6.1 款 系 统 运 行 模 拟 试 验 的 要 求 生 产 商 要 根 据 第 6.1 款 试 验 要 求, 说 明 单 体 电 池 或 电 池 组 在 容 量 降 低 到 额 定 容 量 的 80% 之 前 能 完 成 的 循 环 数 表 3 太 阳 光 伏 能 源 系 统 用 蓄 电 池 的 循 环 次 数 电 池 类 型 循 环 次 数 ( 次 ) 密 封 铅 酸 电 池 3000 管 式 铅 酸 电 池 5000 4

5. 试 验 条 件 5.1 合 格 实 验 程 序 为 了 评 定 电 池 是 否 适 用 于 太 阳 光 伏 系 统 应 用, 必 须 进 行 4 个 试 验 试 验 流 程 图 如 下 所 示, 单 项 试 验 描 述 如 下 准 备 5 个 蓄 电 池 样 品 蓄 电 池 充 满 电 6.1.2 文 件 标 志 和 外 观 检 查 6 C 10 容 量 测 试 3 个 蓄 电 池 样 品 2 个 蓄 电 池 样 品 6.1.2 蓄 电 池 充 满 电 充 电 效 率 试 验 荷 电 保 持 能 力 试 验 6.1.2 蓄 电 池 充 满 电 循 环 耐 久 试 验 外 观 检 查 结 束 试 验 5.2 测 量 设 备 的 精 度 5

当 进 行 电 池 试 验 时, 测 试 参 数 和 精 度 如 表 4 所 示 : 表 4 测 量 设 备 的 精 度 参 数 精 度 电 压 ±0.5% 电 流 ±0.5% 温 度 ±1 电 解 液 比 重 ( 只 用 于 开 口 电 池 ) ±0.005kg/l 时 间 ±0.1% 进 行 试 验 时 测 量 设 备 的 精 度 要 符 合 相 应 的 IEC 标 准 : IEC 60051-2 和 60485 电 压 测 量 IEC 60051-2 和 60359 电 流 测 量 5.3 试 验 样 品 的 准 备 和 维 护 试 验 样 品 应 根 据 下 列 标 准 的 程 序 进 行 准 备 : IEC 60896-1 固 定 铅 酸 电 池 ( 开 口 式 ) IEC 60896-2 固 定 铅 酸 电 池 ( 阀 控 式 ) 实 验 样 品 应 根 据 生 产 商 的 说 明 来 准 备 试 验 也 要 包 括 现 场 存 在 的 可 能 影 响 电 池 运 行 的 任 何 特 殊 情 况 整 个 试 验 期 间, 电 池 要 放 置 在 温 度 为 25±2 的 水 浴 中 或 者 是 在 25±2 的 循 环 空 气 中 电 池 端 子 的 底 部 离 水 面 的 距 离 至 少 是 15 mm, 但 不 超 过 25 mm 如 果 几 个 电 池 在 同 一 个 水 浴 中, 电 池 间 的 距 离 至 少 是 25 mm 6. 试 验 方 法 6.1 容 量 试 验 6.1.1 根 据 第 5.3 款 准 备 电 池 6.1.2 试 验 要 使 用 新 的 并 且 充 满 电 的 电 池 按 照 下 述 方 式 进 行 充 电 :I= 0.1 C 10 直 到 V>14.5 V, 然 后 以 14.5 V 充 电 3 小 时 6.1.3 完 全 充 满 后, 以 I N = 0.1 C 10 电 流 放 电 大 约 10 小 时, 直 到 单 体 电 池 的 端 电 压 降 到 1.8V 或 者 12V 电 池 组 的 端 电 压 降 到 10.8 V 放 电 期 间 电 流 恒 定, 误 差 为 ± 1% 6

注 : 手 动 控 制 放 电 电 流 时, 如 果 要 保 证 误 差 在 1% 范 围 内, 需 要 在 试 验 期 间 进 行 频 繁 调 整 6.1.4 单 体 电 池 或 电 池 组 的 端 电 压 可 用 自 动 记 录 或 者 使 用 电 压 表 读 数 至 少 要 在 计 算 的 放 电 时 间 的 25%, 50% 和 80% 的 时 候 记 录 数 据 C nom T= ( 小 时 ) I nom 在 此 之 后, 然 后 取 合 适 的 时 间 间 隔 记 录 数 据, 记 录 放 电 到 终 压 V akh 期 间 的 电 压 变 化 这 些 电 压 值 可 以 用 来 计 算 电 池 的 能 量 效 率 6.1.5 在 平 均 温 度 25 C 时, 未 校 正 的 容 量 C (Ah) 用 放 电 电 流 (A) 和 放 电 时 间 ( 小 时 ) 的 乘 积 计 算 : Ca = I n t 新 电 池 在 重 复 充 放 电 时 需 要 满 足 以 下 要 求 : 第 一 个 循 环 时 Ca = 0,95 C nom ±5% 第 五 个 循 环 或 之 前 Ca = C nom ± 5% 如 果 没 有 达 到 厂 家 宣 称 的 额 定 容 量, 充 放 电 循 环 至 多 再 重 复 5 次 6.1.6 判 定 : 如 果 满 足 下 列 条 件, 电 池 就 通 过 了 试 验 : (i) 在 任 何 头 5 次 充 放 电 循 环 中, 额 定 容 量 不 小 于 厂 家 标 明 的 容 量 的 95% (ii) 5 个 被 测 样 品 的 容 量 应 在 5 个 样 品 电 池 平 均 容 量 的 ±5% 范 围 之 内 ( 平 均 容 量 是 从 5 个 样 品 的 被 测 容 量 计 算 得 出 ) 6.2 低 荷 电 条 件 下 的 充 电 效 率 试 验 低 荷 电 态 下 的 效 率 试 验 可 以 评 估 电 池 对 所 充 电 量 的 放 电 能 力 6.2.1 循 环 条 件 初 循 环 : 根 据 6.1.2 再 充 电 直 到 100% SOC 以 0.1 C 10 放 电 到 单 体 电 池 电 压 1.8 V ( 相 当 于 SOC= 0 % ) 放 电 期 间 电 流 要 保 持 恒 定, 误 差 为 ± 3% 以 0.1 C 10 ( 额 定 C 10 ) 再 充 电 直 到 容 量 为 额 定 C 10 容 量 的 50% 充 电 期 间 电 流 要 保 持 恒 定, 误 差 为 ± 3% 以 0.1 C 10 ( 额 定 C 10 ) 放 电 到 单 体 电 池 电 压 1.8 V/cell 放 电 期 间 电 流 要 保 持 恒 定, 误 差 为 ± 3% 7

根 据 第 三 次 和 第 四 次 的 效 率 值 计 算 平 均 效 率 值 6.2.2 循 环 持 续 时 间 如 果 四 个 循 环 后 效 率 值 仍 保 持 稳 定, 那 么 使 用 第 三 次 和 第 四 次 循 环 时 的 效 率 就 可 以 计 算 平 均 效 率 值 如 果 四 个 循 环 后 效 率 值 不 稳 定, 那 么 至 多 再 加 5 个 循 环 直 到 两 个 连 续 值 恒 定 ( 误 差 小 于 5 %) 图 : 低 荷 电 效 率 实 验 过 程 中 的 循 环 条 件 6.2.3 判 定 满 足 (i),(ii) 两 项 条 件, 则 电 池 通 过 试 验 (i) 如 果 测 得 的 效 率 值 在 下 表 所 列 值 的 +/- 5% 以 内 涂 膏 式 极 板 电 池 管 式 极 板 电 池 法 拉 第 效 率 0.96 0.94 能 量 效 率 0.89 0.84 (ii) 3 个 试 验 样 品 所 测 值 的 范 围 应 在 3 个 样 品 电 池 的 平 均 值 +/- 5% 范 围 之 间 6.3 荷 电 保 持 能 力 试 验 6.3.1 样 品 表 面 保 持 清 洁 干 燥 6.3.2 储 存 时 的 环 境 温 度 为 (25 ± 5) 6.3.3 根 据 6.1.1 和 6.1.2 进 行 完 全 充 电 6.3.4 开 路 储 存 60 天 在 开 始 放 电 前 不 要 进 行 补 充 电 6.3.5 储 存 后 的 容 量 试 验 6.3.6 通 过 以 下 公 式 计 算 荷 电 保 持 8

η ST = C r 其 中 η ST 荷 电 保 持 率 C a C a 储 存 前 的 容 量 试 验 中 测 得 的 容 量 C r 储 存 后 没 有 进 行 补 充 电 时 测 得 的 容 量 6.3.7 判 定 : 电 池 如 果 满 足 下 列 条 件 即 通 过 试 验 (i) 荷 电 保 持 率 η ST > 40% (ii) 2 个 试 验 样 品 所 测 值 的 范 围 在 2 个 样 品 电 池 的 平 均 值 +/- 5% 之 间 6.4 循 环 耐 受 试 验 本 试 验 是 一 个 加 速 循 环 耐 受 能 力 试 验, 目 的 是 排 除 不 适 合 用 于 太 阳 光 伏 系 统 应 用 的 电 池 6.4.1 标 准 的 容 量 测 试 6.4.2 容 量 电 流 标 定 对 电 池 进 行 恒 流 I 10 恒 压 (14.4V) 充 电, 电 压 达 到 14.4V 之 后, 恒 压 充 电 12 小 时 此 时, 电 池 为 完 全 充 电 电 池 再 以 2I 10 放 电 到 10.8V(SOC=0%), 搁 置 1 小 时 后, 电 池 再 次 进 行 恒 流 I 10 恒 压 (14.4V) 充 电, 直 到 充 电 容 量 等 于 上 一 步 骤 的 放 电 容 量 ( 此 时,SOC=100%) 连 续 记 录 充 电 电 流, 根 据 电 流 和 充 电 容 量 计 算 SOC, 做 出 充 电 电 流 -SOC 曲 线 6.4.3 确 定 充 电 方 法 首 先 确 定 SOC,SOC= 100%, 在 充 电 电 流 -SOC 曲 线 上 读 取 95%SOC( 或 者 100%SOC) 对 应 的 充 电 电 流 值, 然 后 充 电 方 法 就 确 定 为 恒 流 I 10, 恒 压 14.4V, 直 到 电 流 小 于 上 面 得 到 的 那 个 电 流 值 为 止 6.4.4 循 环 耐 受 试 验 按 上 面 方 法 充 电, 然 后 以 2I 10 放 电 到 10.8V, 不 断 重 复, 进 行 55-60 个 循 环 测 试 6.4.5 判 定 循 环 试 验 后, 蓄 电 池 容 量 衰 减 不 得 超 过 首 次 放 电 容 量 的 30% 6.5 标 识 以 及 提 供 文 件 确 认 6.5.1 每 个 电 池 上 应 有 下 列 标 识, 标 识 要 干 净 持 久 : 9

a) 厂 商 或 供 应 商 名 字 或 者 商 标, 原 产 地 b) 电 池 类 型 ( 例 如, 深 循 环, 开 口 式 ) c) 生 产 日 期 d) 额 定 容 量 C 10 e) 标 称 电 压 f) 推 荐 最 大 电 压 g) 推 荐 最 小 电 压 6.5.2 厂 家 或 供 应 商 应 提 供 的 信 息 a) 推 荐 的 放 电 深 度 b) 循 环 寿 命 以 及 试 验 条 件 c) 最 大 充 电 电 压, 浮 充 电 压 以 及 负 载 断 开 电 压 d) 温 度 补 偿 曲 线 e) 电 池 类 型 f) 电 解 液 密 度 g) 电 池 的 充 放 电 规 程 当 仅 有 太 阳 光 伏 方 阵 作 为 能 源 时 ( 户 用 太 阳 光 伏 系 统 应 避 免 这 种 情 况 ), 如 果 对 电 池 的 初 始 充 电 有 特 别 要 求, 厂 家 应 该 给 出 建 议 6.5.3 判 定 如 果 在 说 明 书 中 给 出 了 上 述 的 标 识 和 文 件, 可 以 认 为 通 过, 否 则 不 通 过 另 外,6.5.2 中 必 要 时 应 提 交 英 文 版 文 件 7. 合 格 标 志 经 过 该 规 范 测 试 合 格 的 产 品 允 许 使 用 如 下 合 格 标 志 10