磷酸鐵鋰電池在UPS上的應(yīng)用

來源：存能電氣  日期：2018-12-29 20:46  瀏覽量：次

　　磷酸鐵鋰電池在UPS上的應(yīng)用。UPS儲能系統(tǒng)常見為鉛酸電池，鉛酸電池各項(xiàng)性能都要劣于鋰電池，采用磷酸鐵鋰電池UPS能夠極大提升UPS的各項(xiàng)性能。鋰電池是目前性能最好的電池，在體積、容量、重量、溫度范圍、使用壽命上都優(yōu)于鉛酸電池。本文存能電氣小編就來和大家分析一下磷酸鐵鋰電池在UPS上的應(yīng)用。

　　磷酸鐵鋰電池在UPS上的應(yīng)用

　　UPS能夠在市電異常或斷電時(shí)提供能量給負(fù)載，在通信、電力、石油、金融等行業(yè)應(yīng)用廣泛。UPS的儲能系統(tǒng)常見為鉛酸電池。但是鉛酸電池不僅能量密度低、體積大、重量大、溫度范圍窄，而且對環(huán)境溫度要求高，污染環(huán)境。?鋰電池是目前性能最好的電池，采用鋰電池作為UPS的儲能裝置能夠極大提升其各項(xiàng)性能。因此，本文基于鋰電池技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套磷酸鐵鋰電池UPS系統(tǒng)，極大地提升了UPS的性能。

　　鋰電池UPS方案設(shè)計(jì)?

　　當(dāng)市電正常時(shí)，傳統(tǒng)UPS將輸入的交流市電穩(wěn)壓后交流輸出供應(yīng)給負(fù)載使用，同時(shí)向機(jī)內(nèi)電池充電;當(dāng)市電中斷時(shí)，UPS立即將機(jī)內(nèi)電池的直流電能轉(zhuǎn)換成220V交流電繼續(xù)向負(fù)載供應(yīng)，使負(fù)載維持正常工作并保護(hù)其軟硬件不受損壞。

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　　鋰電池UPS系統(tǒng)在具有上述功能基礎(chǔ)上做了一定的改進(jìn)。與傳統(tǒng)UPS不同，鋰電池UPS系統(tǒng)的儲能裝置采用的是一個(gè)獨(dú)立的模塊，即鐵鋰電池柜系統(tǒng)，其依據(jù)設(shè)備需求進(jìn)行充放電控制，并可以和UPS及監(jiān)控中心連線并通訊，實(shí)時(shí)傳輸電池使用狀況以及系統(tǒng)報(bào)警訊號，極大地方便系統(tǒng)的維護(hù)工作。

　　實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證?

　　利用磷酸鐵鋰電池UPS系統(tǒng)為負(fù)載機(jī)臺供電，通過調(diào)節(jié)機(jī)臺的工作模式(包括空載模式和升溫模式)，并模擬市電斷電，以此來測試鋰電池UPS系統(tǒng)的各項(xiàng)性能狀況。?

　　鋰電池UPS測試?

　　負(fù)載機(jī)臺處于空載模式時(shí)，關(guān)掉主電源，模擬市電斷電，此時(shí)鋰電池柜開始放電。測得鋰電池柜放電倍率達(dá)86%，放電功率達(dá)65.7KW。負(fù)載機(jī)臺處于升溫模式時(shí)模擬市電斷電，此時(shí)鋰電池柜開始放電，測得鋰電池柜放電功率為104.42KW，效果理想。

　　測試結(jié)果分析?

　　模擬市電斷電時(shí)，UPS切換到鋰電池放電，回路正常，測試放電數(shù)據(jù)與負(fù)載機(jī)臺使用功率值吻合。在模擬市電斷電時(shí)，負(fù)載機(jī)臺處于升溫模式時(shí)，此時(shí)鋰電池柜放電電流相比負(fù)載機(jī)臺處于空載時(shí)，鋰電池柜的放電電流增大明顯，測得鋰電池柜放電功率合計(jì)208.20KW，效果理想。?

　　綜上，本鋰電池UPS系統(tǒng)安裝與測試均達(dá)到預(yù)期效果，可以很好的滿足負(fù)載機(jī)臺的用電需求，保障設(shè)備良好運(yùn)行。?采用鋰電池替代鉛酸電池作為UPS的儲能裝置，基于鋰電池技術(shù)，設(shè)計(jì)了一套磷酸鐵鋰電池UPS系統(tǒng)，其工作穩(wěn)定、可靠?，模擬市電斷電時(shí)，正常工作，并能夠較好地滿足負(fù)載機(jī)臺升溫時(shí)的工作要求，放電功率更大，性能優(yōu)于傳統(tǒng)UPS。

　　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，對解決閥控式鉛酸蓄電池存在的許多問題就更加迫切。

　　閥控式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，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(shí)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(jì)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(shí)，環(huán)境溫度每提高7～10℃時(shí)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。

　　磷酸鐵鋰電池具有如下優(yōu)點(diǎn)：

　　1、輸出電壓高：磷酸鐵鋰電池工作電壓范圍：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(shí)內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃，電池放電結(jié)束時(shí)溫度可達(dá)160℃，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(gè)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。

　　磷酸鐵鋰電池在UPS的應(yīng)用場景：

　　1、工業(yè)設(shè)備

　　UPS電源正常時(shí)間對電池進(jìn)行浮充，當(dāng)工業(yè)設(shè)備突然斷電時(shí)，應(yīng)急電源啟動工作，當(dāng)市電回復(fù)供電后，UPS電池又恢復(fù)浮充狀態(tài)，保證必要的后備供電能力。

　　由于交流市電在供應(yīng)的過程中可能會出現(xiàn)停電、電壓下陷上涌、持續(xù)欠壓過壓以及頻率波動等不確定的干擾因素，這些因素會對工業(yè)設(shè)備的持續(xù)運(yùn)行造成影響，甚至對處于運(yùn)行狀態(tài)的設(shè)備造成損壞。鋰電池UPS電源便成了提供一種能夠調(diào)節(jié)電壓變化、消除各種電氣干擾、提供高質(zhì)量電源供應(yīng)的途徑。

　　2、通信基站

　　基站的供電通過市電引入，然后通過UPS的逆變系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為48V的直流電源，為通信設(shè)備供電。當(dāng)市電中斷時(shí)，電池組對基站不間斷供電，保證基站正常運(yùn)行;市電恢復(fù)時(shí)，UPS電池停止供電，恢復(fù)逆變功能。

　　3、數(shù)據(jù)中心

　　數(shù)據(jù)中心必須保證供電的連續(xù)性和供電系統(tǒng)的安全性，在數(shù)據(jù)中心的信息中心機(jī)房一般都會用到鋰電池UPS不間斷電源作為重要的安全保障。UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成的穩(wěn)壓穩(wěn)頻的不間斷電源，市電供電中斷時(shí)，UPS能保證輸出供電的連續(xù)性。

　　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配置磷酸鐵鋰電池應(yīng)用在不斷增加，鋰電池UPS市場一個(gè)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。

　　隨著鋰電池技術(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電源應(yīng)用領(lǐng)域，而最終用戶對數(shù)據(jù)中心全生命周期實(shí)踐的認(rèn)知，將會為鋰電池的部署進(jìn)行越來越多的規(guī)劃和預(yù)算。隨著鋰電池研究的不斷推進(jìn)，鋰電替換鉛酸電池將成為UPS使用情景下成為一個(gè)新選擇。