磷酸铁锂电池在UPS上的应用

日期:2018-12-29 20:46 浏览量:

  磷酸铁锂电池在UPS上的应用。UPS储能系统常见为铅酸电池,铅酸电池各项性能都要劣于锂电池,采用磷酸铁锂电池UPS能够极大提升UPS的各项性能。锂电池是目前性能最好的电池,在体积、容量、重量、温度范围、使用寿命上都优于铅酸电池。本文存能电气小编就来和大家分析一下磷酸铁锂电池在UPS上的应用。

  磷酸铁锂电池在UPS上的应用

  UPS能够在市电异常或断电时提供能量给负载,在通信、电力、石油、金融等行业应用广泛。UPS的储能系统常见为铅酸电池。但是铅酸电池不仅能量密度低、体积大、重量大、温度范围窄,而且对环境温度要求高,污染环境。 锂电池是目前性能最好的电池,采用锂电池作为UPS的储能装置能够极大提升其各项性能。因此,本文基于锂电池技术,设计了一套磷酸铁锂电池UPS系统,极大地提升了UPS的性能。

  锂电池UPS方案设计 

  当市电正常时,传统UPS将输入的交流市电稳压后交流输出供应给负载使用,同时向机内电池充电;当市电中断时,UPS立即将机内电池的直流电能转换成220V交流电继续向负载供应,使负载维持正常工作并保护其软硬件不受损坏。

锂电池UPS方案.png

  锂电池UPS系统在具有上述功能基础上做了一定的改进。与传统UPS不同,锂电池UPS系统的储能装置采用的是一个独立的模块,即铁锂电池柜系统,其依据设备需求进行充放电控制,并可以和UPS及监控中心连线并通讯,实时传输电池使用状况以及系统报警讯号,极大地方便系统的维护工作。

  实验验证 

  利用磷酸铁锂电池UPS系统为负载机台供电,通过调节机台的工作模式(包括空载模式和升温模式),并模拟市电断电,以此来测试锂电池UPS系统的各项性能状况。 

  锂电池UPS测试 

  负载机台处于空载模式时,关掉主电源,模拟市电断电,此时锂电池柜开始放电。测得锂电池柜放电倍率达86%,放电功率达65.7KW。负载机台处于升温模式时模拟市电断电,此时锂电池柜开始放电,测得锂电池柜放电功率为104.42KW,效果理想。

  测试结果分析 

  模拟市电断电时,UPS切换到锂电池放电,回路正常,测试放电数据与负载机台使用功率值吻合。在模拟市电断电时,负载机台处于升温模式时,此时锂电池柜放电电流相比负载机台处于空载时,锂电池柜的放电电流增大明显,测得锂电池柜放电功率合计208.20KW,效果理想。 

  综上,本锂电池UPS系统安装与测试均达到预期效果,可以很好的满足负载机台的用电需求,保障设备良好运行。 采用锂电池替代铅酸电池作为UPS的储能装置,基于锂电池技术,设计了一套磷酸铁锂电池UPS系统,其工作稳定、可靠 ,模拟市电断电时,正常工作,并能够较好地满足负载机台升温时的工作要求,放电功率更大,性能优于传统UPS。

  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,对解决阀控式铅酸蓄电池存在的许多问题就更加迫切。

  阀控式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,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。

  磷酸铁锂电池具有如下优点:

磷酸铁锂电池在UPS上的应用.JPG

  1、输出电压高:磷酸铁锂电池工作电压范围: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℃,电池放电结束时温度可达160℃,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。

  磷酸铁锂电池在UPS的应用场景:

  1、工业设备

  UPS电源正常时间对电池进行浮充,当工业设备突然断电时,应急电源启动工作,当市电回复供电后,UPS电池又恢复浮充状态,保证必要的后备供电能力。

  由于交流市电在供应的过程中可能会出现停电、电压下陷上涌、持续欠压过压以及频率波动等不确定的干扰因素,这些因素会对工业设备的持续运行造成影响,甚至对处于运行状态的设备造成损坏。锂电池UPS电源便成了提供一种能够调节电压变化、消除各种电气干扰、提供高质量电源供应的途径。

  2、通信基站

  基站的供电通过市电引入,然后通过UPS的逆变系统转换为48V的直流电源,为通信设备供电。当市电中断时,电池组对基站不间断供电,保证基站正常运行;市电恢复时,UPS电池停止供电,恢复逆变功能。

  3、数据中心

  数据中心必须保证供电的连续性和供电系统的安全性,在数据中心的信息中心机房一般都会用到锂电池UPS不间断电源作为重要的安全保障。UPS是一种含有储能装置,以逆变器为主要组成的稳压稳频的不间断电源,市电供电中断时,UPS能保证输出供电的连续性。

  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。

  随着锂电池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电源应用领域,而最终用户对数据中心全生命周期实践的认知,将会为锂电池的部署进行越来越多的规划和预算。随着锂电池研究的不断推进,锂电替换铅酸电池将成为UPS使用情景下成为一个新选择。

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