磷酸铁锂电池组在UPS电源中的应用
来源:宝鄂实业
2019-03-29 09:18
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磷酸铁锂电池组在UPS电源中的应用探讨。磷酸铁锂电池UPS电源在储能特性、循环寿命、高温适应能力、绿色环保等方面,都显示了无可比拟的优势,数据中心供配电系统广泛使用磷酸铁锂电池组作为UPS电池后备电源的设备,下面存能电气小编就对磷酸铁锂电池UPS电源的应用和性能进行研究和分析。
磷酸铁锂电池组在UPS电源中的应用探讨:
铅酸蓄电池经过几十年的发展已经被众多行业广泛应用,同样,在数据中心、通信及各类机房UPS电池亦是首选。然而,随着信息技术的发展,人们对供电系统的可靠性要求更高,对实现绿色环保的意识更强,为此,对解决铅酸蓄电池存在的许多问题就更加迫切。
铅酸蓄电池和磷酸铁锂电池相比较:
1、质能比低、体积能量比低,UPS电池重量大,占地面积大。
2、充放电效率低,充放电效率约为92%左右,使用一段时间后充放电效率还会下降。
3、阀控式铅酸蓄电池寿命短,设计寿命5-8年,实际使用大多为3~5年。
4、运行环境温度要求高,在温度超过25度时,环境温度每提高7~10℃时电池寿命折损一半。
5、蓄电池大量采用铅,其开采、加工和使用过程中均容易对环境造成严重污染。
为了解决以上问题,通信行业和一些知名品牌的大功率UPS配置磷酸铁锂电池组应用在不断增加,锂电池UPS市场一个新趋势,是对数据中心和UPS应用中锂离子电池的兴趣日益增长。与传统的铅酸蓄电池相比,磷酸铁锂电池组具有更长的使用寿命、更小的尺寸和重量、在更广泛的环境中运行的能力,以及可大电流快速充放电,耐高温性能优越,在﹣10℃~﹢65℃情况下仍然能够正常工作;总体拥有成本(TCO)更优。
锂电池体积更小、重量更轻、循环寿命长、安全环保等特点,已经成为储能电源的改革重点,也代表了UPS电源行业的改革步伐,与UPS主机息息相关。磷酸铁锂电池能减少UPS系统的尺寸和重量,以便更有效地利用空间,锂电池的长寿命设计将大大降低更换电池的成本和维护的负担。
锂电池作为UPS系统的重要组成部分,市场上的UPS电源厂商多数都在将蓄电池淘汰,使用新型的锂电池,锂电池UPS在储能电源系统、数据中心、工业领域、通信基站、航空航天等多个领域得到了广泛而深入的应用。现今随着我国锂电池领域的迅猛发展,锂电池UPS电源逐渐受到了关注,其应用领域在不断拓宽,通信行业则已捷足先登。
磷酸铁锂电池组在UPS中的实际应用:
某局10楼UPS动力机房由于机房称重和面积不够,停电后要求必须满足4h的不间断供电时间,无法安装阀控密封铅酸蓄电池组,根据放电时间要求,使用了一组384V/400Ah磷酸铁锂电池,电池组由120块3.2V/400Ah的电池模块串联组成,其中400Ah的电池模块由4个单体容量为100Ah的电芯并联组成的,120块400Ah的电池模块串联组成一个384V/400Ah的电池组,如图所示。
所以磷酸铁锂电池组在UPS供电系统应用时,只须把UPS对电池组的充电电压调整到磷酸铁锂电池所需要的电压即可。
磷酸铁锂电池UPS具有如下优点:
1、输出电压高:磷酸铁锂电池UPS工作电压范围:2.5~3.6V,平台约3.2V;
2、安全性强:磷酸铁锂正极材料具有良好的电化学性能,充放电平台十分平稳,充放电过程中结构稳定,可以过放电到零伏。即使电池内部或外部受到伤害,电池不燃烧、不爆炸、安全性较好;
3、高温性能好:外部温度65℃时内部温度则高达95℃,锂电池放电结束时温度可达160℃,锂电池的结构安全、完好;
4、高效率输出:标准放电为2~5C、连续高电流放电可达10C,瞬间脉冲放电(10S)可达20C;
5、高循环寿命:经500次循环,其放电容量仍大于95%;
6、使用方便:可快速充电;
7、环保:整个生产过程清洁无毒。所有原料都无毒。
8、非稀有资源:磷酸铁锂电池采用磷酸源、锂源、铁源为材料,无战略资源及稀有资源。
磷酸铁锂电池组在UPS电源供电系统中的应用:
针对磷酸铁锂电池组的特性,在UPS供电系统设置时,只须把锂电池UPS给电池组的充电电压调整到锂电池所需要的电压即可。因为锂电池即便是长期处于充电状态下,由于自身的IBMS均衡保护功能,电池性能是不容易发生改变的。
例如,数据中心UPS电池容量配置:
电池室空调启动的环境温度设定为25℃,UPS系统容量200kVA(396V/425A),蓄电池放电时间0.5小时。经计算,需配置396V/500Ah铅酸电池1组,或者396V/200Ah铁锂电池组。考虑同样的机房承重条件,后者占地面积是前者的28%,后者重量是前者的16%。利用磷酸铁锂电池UPS大电流放电特性,降低机房面积和承重要求,更容易实现分散供电。
在运维管理方面,华为锂电UPS管理系统可以集成到UPS管理系统,电池管理与UPS管理系统是一套完整的系统。华为锂电管理系统可以将电池信息上传至UPS系统,配合华为UPS与网管系统,实现磷酸铁电池智能管理,减少检测频率,做到磷酸铁锂电池UPS运行状态随时可查、可管、可控。
锂电池的分类:
锂电池
锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。
①锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
②锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。
我们相信,随着锂电池组技术的成熟和制造业产能的增长,更多供应商开始进入磷酸铁锂电池UPS应用领域,可以预计,磷酸铁锂电池UPS的各项优势将会体现的越来越明显,其缺点也将随着技术的进步而逐渐减少,将广泛应用到数据中心、机房、通信、工业、航空等领域。