萬特WANTE蓄電池AT1270 12V70AH技術參數
萬特WANTE蓄電池AT1270 12V70AH技術參數
文章總結了閥控式蓄電池維護保養中的常見問題及測試方法,指出生產和運行中容易忽視的問題,提出了要嚴格執行及行業標準,按照規定的測試方法定期對蓄電池進行檢測和維護,保障蓄電池的性能得到的發揮,從而保障生產的安全運行。
閥控密封型鉛酸蓄電池不僅廣泛應用于通信領域,在石油化工、海洋石油開采及電力系統中也起著重要的作用,一般用于UPS、直流盤、導航系統等,蓄電池的性能好壞對于生產正常運行起著至關重要的作用,因此定期對蓄電池進行檢驗和維護是非常必要的。然而作為工程技術服務公司,我們在為用戶進行蓄電池定期維護中發現,很多單位蓄電池的維護工作都有待于改進，如新蓄電池安裝以后沒有經過嚴格的工程驗收，投入運行前沒有做10小時率核對性放電；由于缺乏有效的監測設備，只是測量蓄電池的浮充電壓、保持表面清潔等，無法準確測量出蓄電池的真實容量，預測蓄電池的可使用時間；不注意日常維護，維護保養不當造成蓄電池早期失效。大部分閥控蓄電池的設計壽命均在10年以上,然而由于生產工藝、運輸安裝、日常維護等方面的問題，許多蓄電池壽命只有5～6年時間，有些甚至1、2年就出現落后電池現象，正確的檢測和維護保養是解決問題的根本所在。
1 維護保養常見問題
閥控鉛酸蓄電池的正常使用壽命在10年以上,但在實際使用中經常在短短幾年內就出現容量不足或失效的現象。維護保養中常見的問題有以下幾個方面。
(1)環境溫度
蓄電池在25℃的環境下可獲得較長的壽命。溫度升高時,蓄電池的極板腐蝕將加劇,同時將消耗更多的水,從而使電池壽命縮短。在25℃以上時,溫度每升高10℃,蓄電池的壽命縮短一半;超過40℃有熱失控的危險。因此必須控制好蓄電池室的溫度使其保持在22℃～25℃之間。
很多用戶對蓄電池室不注意通風散熱及溫度控制,室溫經常在30多度左右,蓄電池的運行溫度則更高,短期內不會暴露出對蓄電池的影響,但蓄電池的性能在幾年后的容量檢測中就會發現已經大幅下降了。
(2)過度充放電
蓄電池在長期過充電狀態下,會加速腐蝕,使容量降低;同時因水損耗加劇,將使蓄電池有干涸的危險,從而影響蓄電池壽命。
蓄電池被過度放電會導致電池內部有大量的硫酸鉛吸附到蓄電池的陰極表面,在電池的陰極造成“硫酸鹽化”。硫酸鉛是一種絕緣體,它的形成必將對蓄電池的充、放電性能產生很大的負面影響,在陰極上形成的硫酸鹽越多,蓄電池的內阻越大,電池的充、放電性能就越差,蓄電池的使用壽命就越短。
一般運行中的UPS不會出現過充或過放現象,其浮充電壓、放電終止電壓等參數都已經在設備交接驗收時設置好了。值得重視的是，在交接驗收中應確保UPS按照蓄電池廠家技術要求設置的相應參數，并進行蓄電池容量核對性試驗(充電和放電循環)，很多用戶忽視了交接驗收檢查，只充上電就算驗收，不核實蓄電池容量是否達到了設計要求，或沒有留下任何廠家資料和驗收文件、試驗報告，這給以后的維護維修、故障分析帶來困難。
(3)深度放電
通常UPS會設置終止放電電壓保護蓄電池，此數值是按照UPS在設計負載放電電流下的終止放電電壓設置的。當UPS負載變化為輕載時，例如所需的放電電流僅為蓄電池容量的10%～20%,一旦市電中斷，蓄電池一直放電到設定的終止電壓而自動關機，由于小電流放電情況下單體蓄電池的實際放電終止電壓要高于設計負載規定的終止放電電壓，實際上已經迫使蓄電池進入深度放電的狀態，必將造成蓄電池過早地失效報廢。
因此,當一些老型號UPS不具備根據蓄電池放電電流與終止電壓特性自動調節終止電壓功能時,或者不具備最長放電時間限定功能時,就要經常檢查負載變化,及時調節終止電壓,避免輕載引起的蓄電池深度放電。
(4)長期浮充
蓄電池在長期浮充電狀態下,只充電而不放電,勢必會造成蓄電池的陽極極板鈍化,使蓄電池內阻增大,容量大幅下降,從而造成蓄電池使用壽命縮短。
很多用戶都忽視了定期進行蓄電池放電的意義和重要性,這也是造成蓄電池性能下降的一個重要原因。
2 常用測試方法
蓄電池除日常清潔、緊固、巡檢等常規檢查外,還應進行必要的測試。
(1)測量電池單體浮充電壓
每月應測量一次電池單體浮充電壓,填好測量記錄并記下環境溫度。可以直接用萬用表手工測量,也可以通過監測設備測量。浮充電壓的設置對電池的壽命具有相當重要的影響。在理論上要求浮充電壓產生的電流量是用以補償電池的自放電。浮充電壓過高會引起電池正極腐蝕和失水,使電池容量下降;而浮充電壓過低,也會使電池充電不足,引起電池落后,嚴重時會出現電極硫酸鹽化。浮充電壓的選擇可以根據廠家說明書的要求而設定,沒有說明書時也可以設置在(2.23～2.28)V·N(N為單體電池個數)。
雖然測量浮充電壓并及時作出調整是蓄電池日常維護的一項重要工作,但是測量浮充電壓并不能找出落后單體電池。實踐證明,閥控密封鉛酸蓄電池端電壓與容量無相關性,從靜態的浮充電壓,無法準確判斷出蓄電池的好壞。
(2)核對性放電
按照電力部《電力系統用蓄電池直流電源裝置運行與維護技術規程》DL/T724-2000標準,新安裝或大修后的閥控蓄電池組,應進行全核對性放電試驗,以后每隔2～3年進行一次核對性試驗,運行了6年以后的閥控蓄電池,應每年作一次核對性放電實驗。
閥控蓄電池組的恒流限壓充電電流和恒流放電電流均為I10。額定電壓為2V的蓄電池,充電電壓不超過2.4V,組合電池和蓄電池組充電電壓不超過2.4V×N。額定電壓為2V的蓄電池,,放電終止電壓為1.8V;額定電壓為6V的組合式電池,放電終止電壓為5.25V;額定電壓為12V的組合蓄電池,放電終止電壓為10.5V。只要其中一個蓄電池放到了終止電壓,應停止放電。
新驗收的蓄電池,在5次充、放電循環內,當溫度為25℃時,放電容量應不低于10h率放電容量的95%。(《電氣裝置安裝工程蓄電池施工及驗收規范》GB50172-92)
已投入運行的電池,在三次充、放電循環之內,若達不到額定容量值的80%,此組蓄電池為不合格。
由于缺乏有效的設備,傳統放電試驗,需將蓄電池組脫離運行,接上電熱絲或水阻放電。通過調整電熱絲或水阻,使電池組以恒定電流放電,同時用萬用表每隔一定時間就須測量電池端電壓一次,直至其中有一單體的端電壓到達規定的終止電壓時停止放電,其放電時間與放電電流的乘積即為該電池的實際容量。此種檢測方法測量電池的容量數值準確,能夠清晰的判別電池是否為失效電池。由于負載體積龐大,搬運不方便;放電時產生的巨大熱能,導致電熱絲發紅,容易引起安全事故;試驗中至少一人測量一人記錄數據,工作量過大,難于進行;放電快結束時,電池電壓下降較快,個別電池端電壓可能在兩次測量間隔期間突然降至終止電壓以下,造成過度放電。
(3)內阻(電導)測量
閥控蓄電池的故障,如板柵腐蝕、接觸不良、活性物質可用量減少等集中表現于蓄電池內阻的增大、電導的減小,因此,電導或電阻的高低可提供反映蓄電池故障和使用程度的有效信息。
目前國際行一種用電導測試的方法檢測電池的內阻來藉此判斷電池的實有容量。電導,即內部電阻的倒數,是指傳導電流的能力,它反映了電阻的大小。測試方法是用交流發電裝置向蓄電池單體或蓄電池組注入一個低頻20～30Hz或60Hz的交流信號,測量通過電池的交流電流和每只蓄電池兩端的交流電壓,然后計算出I/U或Uac/Iac比率,即可得出蓄電池的電導或電阻值,并顯示這個值。這一測試理論認為剩余容量和電池內阻有一定的固定關系,特別是在剩余容量不足50%時,會迅速下降,因而根據電池的電導或電阻值來判斷電池容量有很好的一致性。
然而閥控電池的電阻組成是復雜的,包含了電池的歐姆電阻,濃差極化電阻,電化學反應電阻及雙層電容充電時的*作用。在不同的量測點和不同的時刻測得的電阻值包含的組成也是不同的。另外由于內阻值為毫歐級,所以連接電纜、測試夾具、測試儀性能等都會對內阻測量產生較大的*,內阻值的真實性和準確性怎樣得到保障,這是需要大量實踐來確定的。
在目前沒有權威機構或標準證實的情況下建議將內阻(電導)測量方式作為一種輔助測試手段判別電池性能。
3 常用測試手段
(1)在線監測
目前使用較多的蓄電池在線監測裝置是電池巡檢儀，采集電池的電壓、電流和溫度,通過直流充電設備的監控器可顯示各單節電池電壓，判斷故障電池的編號且給出報，并測量出每節電池內阻的特性曲線，極大的方便了用戶的日常維護，提高了工作效率，保障了數據采集的準確性和實時性。
另外有些廠商推出了便攜式電導測試儀,可在蓄電池運行狀態下測量蓄電池電導,根據電導的變化判斷蓄電池的容量變化。這對工程技術服務人員來說是非常方便的。
(2)蓄電池容量測試
當UPS和直流盤運行時,在退出來的蓄電池組或備用的蓄電池組進行活化和核對性放電時,可以采用專門的蓄電池容量測試設備。蓄電池的充放電電流、充放電終止電壓、單體終止電壓、充放電時間都可調可控,同時可以測量記錄單體和整組電池的電壓、內阻,數據采集周期可以設置到秒級,只要單體終止電壓、整組終止電壓、充放電時間有一項達到設置值時,測試設備就會自動停止工作,保障蓄電池的安全。新型容量測試儀采用的內置放電負載,沒有以往電熱絲的笨重和紅熱現象,極大的方便了工程技術人員的現場使用,取消了使用老式負載對環境和空間的要求,最主要的是放電過程中的安全性得到了極大的提高。
4 蓄電池維護保養措施
通過對蓄電池常見問題和測試方法的總結,提出以下維護保養措施。
(1)蓄電池維護應嚴格按照、行業標準規定的項目及周期進行,對性能有懷疑和運行多年的蓄電池應縮短維護保養周期,有蓄電池生產廠家技術參數時,其性能合格標準參照廠家數據,無廠家數據時依據和行業標準。
(2)核對性放電試驗比較客觀地反映了蓄電池容量,是最直觀和重要的手段,電池內阻或電導測試可以作為輔助手段,或者作為運行中對蓄電池進行監視的一種方式,但不可以替代核對性放電。
(3)做好投運前、日常和歷年蓄電池維護測試的數據記錄并妥善保管,可以作為判斷蓄電池性能好壞、故障分析的依據。對性能下降較快的蓄電池及早進行活化或更換,避免蓄電池失效對生產的影響。
(4)定期檢查蓄電池的外觀有無異常變形和發熱,仔細檢查安全閥的周圍是否有被噴射的污點,以此確定安全閥是否擰緊或損壞。
(5)蓄電池因單只容量不夠需更換時,只能一次性全部更換,不能僅把性能指標不夠的蓄電池單獨更換下來,否則會因蓄電池的內阻不平衡而影響整組電池的發揮,縮短整組電池的使用壽命。
(6)環境溫度對蓄電池的放電容量、壽命、自放電、內阻等方面都有較大影響,雖然開關電源有溫度補償功能,但其靈敏度和調整幅度畢竟有限。因此,蓄電池室應安裝空調設備并將溫度控制在22℃～25℃之間。這不僅可延長蓄電池的壽命,還能使蓄電池有的容量。
(7)長期不用的蓄電池,在使用前一定要進行補充電,不同廠家、型號的電池禁止混用。■
新聞014年將會是全球儲能光伏系統進一步加溫甚至大熱的一年，主要原因是由于其廣泛的適用性和兼容性。由于光伏發電自身的不穩定性和發電時間段的局限性，商業用的系統依然是傳統的光伏系統的選：峰值日照時段通常是商業樓用電高峰期，可以實現有效的自發自用并且化的消化太陽能發的電。然而屋頂住戶的分布式系統近幾年也發展十分迅速，在部分地區的滲透率甚至遠高于商用系統。此時就出現了兩個不可避免的問題，其一，在正午時分系統滿功率發電時，由于屋內沒有運行足夠消化電量的負載，這些電將會直接注入當地電網。如果一個街道接連數家住戶都安裝了太陽能系統，該街道的電網的相電壓在正午時分非常容易超出標準范圍。此時，有些逆變器就無法啟動，甚至用戶部分的用電器出于自身保護也將會斷開電網，造成意外停機。其二，現在全球大環境是在不斷地削減上網電價的。澳大利亞的部分州甚至讓當地電網公司自己定價，這就導致所謂的余電上網變得更不經濟，尤其是這種“屋中無人”的大批量電能“流失”的情況。儲能系統的概念作為一種解決方案在業內被提出，并且由于其可以令人滿意的兼容在獨立系統，微網系統以及并網系統中而逐漸被重視并流行起來。
儲能光伏系統指的是光伏陣列匹配蓄電池來改變傳統的光伏系統對于負載的輸電量和放電時間。由于儲能系統的引入，峰值區間內負載不能消化的電量可以被蓄電池庫儲存起來，當無光伏發電或光伏供電量不夠時進行發電補償。儲能系統可以有效的改善系統供電時間段以及供電的合理性，常見系統結構的可以分為三類：
1． 獨立儲能系統
2． 并網儲能系統
3． 儲能配備發電機系統
相比于前兩種系統，配發電機的系統因為需要燃料，較大噪音以及低效率等原因處在逐漸被淘汰的趨勢，除了特殊的地區和特定的條件，目前鮮有儲能系統選擇匹配發電機。該系統也將不在本文討論范圍之內。而對于獨立和并網的儲能系統，目前比較主流的是“DC Coupling”和“AC Coupling”兩種拓撲結構，本文也將分析和比較兩種拓撲結構的優缺點以及在實際情況下的適用性。
DC Coupling 拓撲通常包含如下部分：光伏組件，調節器（Regulator）或叫充電控制器（Charge Controller），蓄電池庫和逆變器。這里對于逆變器的定義需要額外分析下，DC Coupling的逆變器可以理解為是蓄電池的逆變器，這和我們常說的并網逆變器是有很大差別的。首先，并網的逆變器通常都自帶MPPT，然而蓄電池逆變器卻是不匹配的，其中原因主要是因為光伏組件和蓄電池的放電特性不同的特點。另外，并網逆變器是不會允許交流變直流，回流給組件充電的，但是并網儲能系統的蓄電池逆變器是雙向的逆變器（bi－directional），蓄電池可以通過逆變器放電，電網也可以通過逆變器給蓄電池充電。最后也是區別的一點，并網逆變器是持續穩定的輸出從光伏系統傳輸來的電功，然而蓄電池逆變器，因為蓄電池的放電特性，是有不同放電功程度的，常見的有“持續供電功率”或“60分鐘放電功率“，“1分鐘放電功率”以及“30秒放電功率”。這是因為在用戶負載突然斷網的瞬間，蓄電池需要釋放相當大量的電功來補足用電需求，所以通常一個3千瓦的蓄電池逆變器在瞬時功率可以額定到7千瓦至7．5千瓦。總的來說蓄電池的放電以及和逆變器之間的協調相較于普通光伏系統并網逆變器是要復雜許多的，這個我們在將來的文章里會再做說明。獨立儲能無配備發電機系統由于其系統結構，該蓄電池逆變器放電都是單向的，當蓄電池充電達到設定的SOC（State of Charge）， 充電控制器將會斷開光伏和蓄電池庫的連接；同樣當蓄電池放電過深，超過設定的DOD（Depth of Discharge）后，逆變器將停止供電，切斷蓄電池與負載之間的連接。
在此我們先來比較下獨立儲能系統和并網儲能系統在使用DC Coupling拓撲結構上的優缺點。這個拓撲結構是怎么工作的？其實這兩個系統核心運行原理都一樣，就是蓄電池負責主要的供能任務，而光伏在這里僅僅是一個充能的作用，而這也是理解DC Coupling拓撲結構的關鍵。簡單來說，當光伏系統運行時，可以通過自帶MPPT的調節器來給蓄電池充電；當用電器負載有需求時，蓄電池將會釋放以安培小時（Ah）為單位的電量，而具體電流的大小根據放電時間來定，也就是所謂的“短時間大電流，長時間小電流”的放電原理。而并網儲能系統的優勢在于化的利用光伏發電的同時，保證了蓄電池容量的健康程度。當儲能系統連接在可靠的電網系統上，如果在無負載的情況下蓄電池滿電而光伏系統依然能夠發電時，充電控制器會通信蓄電池逆變器，開始向電網供電，這可以等同于光伏發電上網從而有效地提高了系統的光能利用率。當負載需求大于系統實際發電量時，電網則開始向負載供電，同時通過雙向逆變器為蓄電池充電。可以這么理解，對于擁有可靠的電網，并網儲能系統對于蓄電池庫的大小需求理論上為零，然而這點既是該系統的優勢也是劣勢。相比于獨立儲能系統，并網儲能系統的缺點就是由于其靈活性非常大而往往造成在設計上的缺陷。由于是并網系統，那么用戶不可避免需要在某些時段在從電網購電。對于考慮不足的設計，如果用戶需要在峰值電價時從電網購電來為蓄電池充電，而在峰谷電價時利用蓄電池電量來給負載供電的話，這無疑既不經濟，又不實用。其二，并網儲能系統一系列的優勢是在穩定的電網供給前提下，如果在沒有檢測當地電網穩定性的情況下來設計儲能系統，很容易造成蓄電池使用過度甚至造成永久性的傷害。這些設計時需要注意的細節將會在下一篇中詳細介紹討論。另外，在一些偏遠地區不經濟或不現實從電網拉線供電的情況下，獨立儲能系統的獨立性優勢便體現出來。
AC Coupling拓撲結構通常包含兩個部分：光伏供電系統和蓄電池供電系統。光伏系統由光伏陣列和并網逆變器組成；蓄電池系統由蓄電池庫和雙向逆變器組成。AC Coupling拓撲的運行原理十分類似微型逆變器的設計拓撲原理，即若干個交流源并聯。在獨立儲能系統的應用中，雙向逆變器內部會模擬電網信號給并網逆變器參考，來支持光伏供電系統的運行。當不需要光伏系統運行時，雙向逆變器將會變化參考信息來啟動逆變器的防孤島保護來斷開連接。這種控制方式的弊端是對于并網逆變器的繼電器開關壽命有損耗，同時如果并網逆變器和雙向逆變器的通信出問題，則非常容易出現充電過量或用電過度的問題。并網系統在這個拓撲上優勢依然明顯，在有條件并網的情況下，多余的電量和不足的電量均可以導入或從電網攝取。由于大家對于“交流源并聯”的拓撲結構都比較熟悉，在此就不再過多贅述。
最后我們來比較下DC Coupling和AC Coupling兩種拓撲結構的優劣，主要從系統可靠性和可行性兩個方面來分析。
就我個人觀點，就目前的主流系統科技而言，兩種拓撲的可靠性都有待改進，最主要是在通信這塊。DC Coupling需要設置充電控制器和逆變器之間的通信，這里面主要存在兩個問題。，充電控制器通過自己的shunt對于蓄電池電量狀態有一個測量和計算，而逆變器也有一個shunt來計算蓄電池電量，而充電控制器和逆變器往往不是同一個生產制造商，shunt的精準度，核心處理器的測算方法以及測算誤差都不一樣，這樣就會存在一個對于蓄電池是否該充電的邏輯決定分歧。同樣，AC Coupling需要設置 并網逆變器與蓄電池逆變器之間的通信，如果在此期間出現任何通信故障，則很容易出現過度充電的情況，并且具有失火隱患。由于蓄電池內部是化學反應，一旦發生火災也會是屬于化學火災，其危害程度絕對不容小視。點就是逆變器的報錯通信，據我的了解范圍內，目前的產品除了個別一線品牌的具備報錯功能外，大部分的雙向逆變器都不具備報通信錯誤，或者生產商默認不存在機器的通信錯誤。其實歸根究底還是拓撲結構的問題，因為通信是兩方面的，如果雙向逆變器的通信功能正常，而并網逆變器通信故障，這樣依然會造成通信故障。目前澳洲比較常用的在微網系統中的解決方案是在采購階段雙向逆變器和并網逆變器從同一制造商選購，例如SMA和Selectronic均有AC Coupling儲能系統的套餐，同時采用蓄電池安全狀態的感應器監控。
在可行性方面兩種拓撲結構都非常的優秀。言簡意賅就是徹底的顛覆了傳統太陽能系統的發電時段和用戶的用電習慣。對于傳統系統，如果用戶需要使用大功率用電器，在太陽能峰值時段區間內使用，這對于大多數民用系統來說都不太可行。儲能系統的引入從“shifting load”的概念改變為“shifting power”并且提供了UPS供電的選項。在微網系統中偶爾的斷電屬于正常現象，而持續時間又不方面確定，UPS可以確保部分必須24小時持續運行的機器的安全性和穩定性，目前澳大利亞幾乎大部分的機構，以及醫院都已經配備了相當成熟的這種系統。然而安全性的確是阻撓儲能系統可行性推廣的一個挑戰，尤其在我國人口密集分布的地區。試想你在居民樓樓頂或樓內放十幾個二十個質量保證未知的蓄電池，因為種種原因發生了火災，還是那種你噴水都不一定滅的掉的化學反應，后果實在不堪設想。澳大利亞標準AS 4089和AS 62040專門對蓄電池庫的安裝和選址進行了嚴格的要求和規范，然而近幾年的電池庫火災摧毀整棟別墅的例子依然不少。