磷酸鐵鋰電池組在UPS電源中的應(yīng)用探討

來源：存能電氣  日期：2018-12-24 13:41  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池組在UPS電源中的應(yīng)用探討。磷酸鐵鋰電池UPS電源在儲能特性、循環(huán)壽命、高溫適應(yīng)能力、綠色環(huán)保等方面,都顯示了無可比擬的優(yōu)勢，數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)廣泛使用磷酸鐵鋰電池組作為UPS電池后備電源的設(shè)備，下面存能電氣小編就對磷酸鐵鋰電池UPS電源的應(yīng)用和性能進(jìn)行研究和分析。

　　磷酸鐵鋰電池組在UPS電源中的應(yīng)用探討：

　　鉛酸蓄電池經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)被眾多行業(yè)廣泛應(yīng)用，同樣，在數(shù)據(jù)中心、通信及各類機(jī)房UPS電池亦是首選。然而，隨著信息技術(shù)的發(fā)展，人們對供電系統(tǒng)的可靠性要求更高，對實(shí)現(xiàn)綠色環(huán)保的意識更強(qiáng)，為此，對解決鉛酸蓄電池存在的許多問題就更加迫切。

　　鉛酸蓄電池和磷酸鐵鋰電池相比較:

　　1、質(zhì)能比低、體積能量比低，UPS電池重量大，占地面積大。

　　2、充放電效率低，充放電效率約為92%左右，使用一段時間后充放電效率還會下降。

　　3、閥控式鉛酸蓄電池壽命短，設(shè)計壽命5-8年，實(shí)際使用大多為3～5年。

　　4、運(yùn)行環(huán)境溫度要求高，在溫度超過25度時，環(huán)境溫度每提高7～10℃時電池壽命折損一半。

　　5、蓄電池大量采用鉛，其開采、加工和使用過程中均容易對環(huán)境造成嚴(yán)重污染。

　　為了解決以上問題，通信行業(yè)和一些知名品牌的大功率UPS配置磷酸鐵鋰電池組應(yīng)用在不斷增加，鋰電池UPS市場一個新趨勢，是對數(shù)據(jù)中心和UPS應(yīng)用中鋰離子電池的興趣日益增長。與傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池相比，磷酸鐵鋰電池組具有更長的使用壽命、更小的尺寸和重量、在更廣泛的環(huán)境中運(yùn)行的能力，以及可大電流快速充放電，耐高溫性能優(yōu)越，在﹣10℃～﹢65℃情況下仍然能夠正常工作;總體擁有成本(TCO)更優(yōu)。

　　鋰電池體積更小、重量更輕、循環(huán)壽命長、安全環(huán)保等特點(diǎn)，已經(jīng)成為儲能電源的改革重點(diǎn)，也代表了UPS電源行業(yè)的改革步伐，與UPS主機(jī)息息相關(guān)。磷酸鐵鋰電池能減少UPS系統(tǒng)的尺寸和重量，以便更有效地利用空間，鋰電池的長壽命設(shè)計將大大降低更換電池的成本和維護(hù)的負(fù)擔(dān)。

　　鋰電池作為UPS系統(tǒng)的重要組成部分，市場上的UPS電源廠商多數(shù)都在將蓄電池淘汰，使用新型的鋰電池，鋰電池UPS在儲能電源系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心、工業(yè)領(lǐng)域、通信基站、航空航天等多個領(lǐng)域得到了廣泛而深入的應(yīng)用。現(xiàn)今隨著我國鋰電池領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，鋰電池UPS電源逐漸受到了關(guān)注，其應(yīng)用領(lǐng)域在不斷拓寬，通信行業(yè)則已捷足先登。

　　磷酸鐵鋰電池組在UPS中的實(shí)際應(yīng)用：

　　某局10樓UPS動力機(jī)房由于機(jī)房稱重和面積不夠,停電后要求必須滿足4h的不間斷供電時間,無法安裝閥控密封鉛酸蓄電池組,根據(jù)放電時間要求,使用了一組384V/400Ah磷酸鐵鋰電池,電池組由120塊3.2V/400Ah的電池模塊串聯(lián)組成,其中400Ah的電池模塊由4個單體容量為100Ah的電芯并聯(lián)組成的,120塊400Ah的電池模塊串聯(lián)組成一個384V/400Ah的電池組,如圖所示。

　　所以磷酸鐵鋰電池組在UPS供電系統(tǒng)應(yīng)用時,只須把UPS對電池組的充電電壓調(diào)整到磷酸鐵鋰電池所需要的電壓即可。

　　磷酸鐵鋰電池UPS具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、輸出電壓高：磷酸鐵鋰電池UPS工作電壓范圍：2.5～3.6V，平臺約3.2V;

　　2、安全性強(qiáng)：磷酸鐵鋰正極材料具有良好的電化學(xué)性能，充放電平臺十分平穩(wěn)，充放電過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可以過放電到零伏。即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性較好;

　　3、高溫性能好：外部溫度65℃時內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃，鋰電池放電結(jié)束時溫度可達(dá)160℃，鋰電池的結(jié)構(gòu)安全、完好;

　　4、高效率輸出：標(biāo)準(zhǔn)放電為2～5C、連續(xù)高電流放電可達(dá)10C，瞬間脈沖放電(10S)可達(dá)20C;

　　5、高循環(huán)壽命：經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%;

　　6、使用方便：可快速充電;

　　7、環(huán)保：整個生產(chǎn)過程清潔無毒。所有原料都無毒。

　　8、非稀有資源：磷酸鐵鋰電池采用磷酸源、鋰源、鐵源為材料，無戰(zhàn)略資源及稀有資源。

　　磷酸鐵鋰電池組在UPS電源供電系統(tǒng)中的應(yīng)用：

　　針對磷酸鐵鋰電池組的特性，在UPS供電系統(tǒng)設(shè)置時，只須把鋰電池UPS給電池組的充電電壓調(diào)整到鋰電池所需要的電壓即可。因?yàn)殇囯姵丶幢闶情L期處于充電狀態(tài)下，由于自身的IBMS均衡保護(hù)功能，電池性能是不容易發(fā)生改變的。

　　例如，數(shù)據(jù)中心UPS電池容量配置：

　　電池室空調(diào)啟動的環(huán)境溫度設(shè)定為25℃，UPS系統(tǒng)容量200kVA(396V/425A)，蓄電池放電時間0.5小時。經(jīng)計算，需配置396V/500Ah鉛酸電池1組，或者396V/200Ah鐵鋰電池組。考慮同樣的機(jī)房承重條件，后者占地面積是前者的28%，后者重量是前者的16%。利用磷酸鐵鋰電池UPS大電流放電特性，降低機(jī)房面積和承重要求，更容易實(shí)現(xiàn)分散供電。

　　在運(yùn)維管理方面，華為鋰電UPS管理系統(tǒng)可以集成到UPS管理系統(tǒng)，電池管理與UPS管理系統(tǒng)是一套完整的系統(tǒng)。華為鋰電管理系統(tǒng)可以將電池信息上傳至UPS系統(tǒng)，配合華為UPS與網(wǎng)管系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)磷酸鐵電池智能管理，減少檢測頻率，做到磷酸鐵鋰電池UPS運(yùn)行狀態(tài)隨時可查、可管、可控。

　　鋰電池的分類：

　　鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬電池和鋰離子電池。

　　①鋰金屬電池一般是使用二氧化錳為正極材料、金屬鋰或其合金金屬為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。

　　②鋰離子電池不含有金屬態(tài)的鋰，并且是可以充電的。鋰離子電池一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料、石墨為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)的電池。

　　我們相信，隨著鋰電池組技術(shù)的成熟和制造業(yè)產(chǎn)能的增長，更多供應(yīng)商開始進(jìn)入磷酸鐵鋰電池UPS應(yīng)用領(lǐng)域，可以預(yù)計，磷酸鐵鋰電池UPS的各項優(yōu)勢將會體現(xiàn)的越來越明顯，其缺點(diǎn)也將隨著技術(shù)的進(jìn)步而逐漸減少，將廣泛應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心、機(jī)房、通信、工業(yè)、航空等領(lǐng)域。