蓄電池設計方法蓄電池的設計思想是保證在太陽光照連續(xù)低于平均值的情況下負載仍可以正常工作。我們可以設想蓄電池是充滿電的，在光照度低于平均值的情況下，太陽電池組件產(chǎn)生的電能不能完全填滿由于負載從蓄電池中消耗能量而產(chǎn)生的空缺，這樣在第一天結束的時候，蓄電池就會處于未充滿狀態(tài)。如果第二天光照度仍然低于平均值，蓄電池就仍然要放電以供給負載的需要，蓄電池的荷電狀態(tài)繼續(xù)下降。也許接下來的第三天第四天會有同樣的情況發(fā)生。但是為了避免蓄電池的損壞，這樣的放電過程只能夠允許持續(xù)一定的時間，直到蓄電池的荷電狀態(tài)到達指定的危險值。為了量化評估這種太陽光照連續(xù)低于平均值的情況，在進行蓄電池設計時，我們需要引入一個不可缺少的參數(shù)：自給天數(shù)，即系統(tǒng)在沒有任何外來能源的情況下負載仍能正常工作的天數(shù)。這個參數(shù)讓系統(tǒng)設計者能夠選擇所需使用的蓄電池容量大小。
一般來講，自給天數(shù)的確定與兩個因素有關：負載對電源的要求程度；光伏系統(tǒng)安裝地點的氣象條件即最大連續(xù)陰雨天數(shù)。通常可以將光伏系統(tǒng)安裝地點的最大連續(xù)陰雨天數(shù)作為系統(tǒng)設計中使用的自給天數(shù)，但還要綜合考慮負載對電源的要求。對于負載對電源要求不是很嚴格的光伏應用，我們在設計中通常取自給天數(shù)為3～5天。對于負載要求很嚴格的光伏應用系統(tǒng)，我們在設計中通常取自給天數(shù)為7～14天。所謂負載要求不嚴格的系統(tǒng)通常是指用戶可以稍微調(diào)節(jié)一下負載需求從而適應惡劣天氣帶來的不便，而嚴格系統(tǒng)指的是用電負載比較重要，例如常用于通信，導航或者重要的健康設施如醫(yī)院、診所等。此外還要考慮光伏系統(tǒng)的安裝地點，如果在很偏遠的地區(qū)，必須設計較大的蓄電池容量，因為維護人員要到達現(xiàn)場需要花費很長時間。光伏系統(tǒng)中使用的蓄電池有鎳氫、鎳鎘電池和鉛酸蓄電池，但是在較大的系統(tǒng)中考慮到技術成熟性和成本等因素，通常使用鉛酸蓄電池。在下面內(nèi)容中涉及到的蓄電池沒有特別說明指的都是鉛酸蓄電池。蓄電池的設計包括蓄電池容量的設計計算和蓄電池組的串并聯(lián)設計。首先，給出計算蓄電池容量的基本方法。（1）基本公式I. 第一步，將每天負載需要的用電量乘以根據(jù)實際情況確定的自給天數(shù)就可以得到初步的蓄電池容量。I. 第二步，將第一步得到的蓄電池容量除以蓄電池的允許最大放電深度。因為不能讓蓄電池在自給天數(shù)中完全放電，所以需要除以最大放電深度，得到所需要的蓄電池容量。最大放電深度的選擇需要參考光伏系統(tǒng)中選擇使用的蓄電池的性能參數(shù)，可以從蓄電池供應商得到詳細的有關該蓄電池最大放電深度的資料。通常情況下，如果使用的是深循環(huán)型蓄電池，推薦使用80%放電深度（DOD）；如果使用的是淺循環(huán)蓄電池，推薦選用使用50%DOD。設計蓄電池容量的基本公式見下： 自給天數(shù) X 日平均負載
蓄電池容量 = --------------------- （4.1）
最大放電深度
下面我們介紹確定蓄電池串并聯(lián)的方法。每個蓄電池都有它的標稱電壓。為了達到負載工作的標稱電壓，我們將蓄電池串聯(lián)起來給負載供電，需要串聯(lián)的蓄電池的個數(shù)等于負載的標稱電壓除以蓄電池的標稱電壓。
負載標稱電壓
串聯(lián)蓄電池數(shù) = -------------- （4.2）
蓄電池標稱電壓
為了說明上述基本公式的應用，我們用一個小型的交流光伏應用系統(tǒng)作為范例。假設該光伏系統(tǒng)交流負載的耗電量為10KWh/天，如果在該光伏系統(tǒng)中，我們選擇使用的逆變器的效率為90％，輸入電壓為24V，那么可得所需的直流負載需求為462.96Ah/天。(10000 Wh ÷ 0.9 ÷ 24 V = 462.96 Ah)。我們假設這是一個負載對電源要求并不是很嚴格的系統(tǒng)，使用者可以比較靈活的根據(jù)天氣情況調(diào)整用電。我們選擇5天的自給天數(shù)，并使用深循環(huán)電池，放電深度為80％。那么：
蓄電池容量＝5天×462.96Ah/0.8＝2893.51Ah。
如果選用2V/400Ah的單體蓄電池，那么需要串連的電池數(shù)：
串聯(lián)蓄電池數(shù)＝24V/2V=12（個）
需要并聯(lián)的蓄電池數(shù)：
并聯(lián)蓄電池數(shù)＝2893.51/400＝7.23
我們?nèi)≌麛?shù)為8。所以該系統(tǒng)需要使用2V/400Ah的蓄電池個數(shù)為：12串聯(lián)×8并聯(lián) = 96（個）。
下面是一個純直流系統(tǒng)的例子：鄉(xiāng)村小屋的光伏供電系統(tǒng)。該小屋只是在周末使用，可以使用低成本的淺循環(huán)蓄電池以降低系統(tǒng)成本。該鄉(xiāng)村小屋的負載為90 Ah/天，系統(tǒng)電壓為24V。我們選擇自給天數(shù)為2天，蓄電池允許的最大放電深度為50％，那么：
蓄電池容量＝2天×90Ah/0.5＝360Ah。
如果選用12V/100Ah的蓄電池，那么需要該蓄電池2串聯(lián)×4并聯(lián) = 8個。
