磷酸铁锂电池在UPS上的应用

来源：存能电气  日期：2018-12-29 20:46  浏览量：次

　　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：

　　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。