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    磷酸鐵鋰電池組在UPS電源中的應用

    鉅大LARGE  |  點擊量:970次  |  2019年03月22日  

    磷酸鐵鋰電池UPS電源在儲能特性、循環壽命、高溫適應能力、綠色環保等方面,都顯示了無可比擬的優勢,數據中心供配電系統廣泛使用磷酸鐵鋰電池組作為UPS電池后備電源的設備,下面小編就對磷酸鐵鋰電池UPS電源的應用和性能進行研究和分析。

    磷酸鐵鋰電池組在UPS電源中的應用探討:

    鉛酸蓄電池經過幾十年的發展已經被眾多行業廣泛應用,同樣,在數據中心、通信及各類機房UPS電池亦是首選。然而,隨著信息技術的發展,人們對供電系統的可靠性要求更高,對實現綠色環保的意識更強,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,設計壽命5-8年,實際使用大多為3~5年。

    4、運行環境溫度要求高,在溫度超過25度時,環境溫度每提高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境造成嚴重污染。

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

    鋰電池體積更小、重量更輕、循環壽命長、安全環保等特點,已經成為儲能電源的改革重點,也代表了UPS電源行業的改革步伐,與UPS主機息息相關。磷酸鐵鋰電池能減少UPS系統的尺寸和重量,以便更有效地利用空間,鋰電池的長壽命設計將大大降低更換電池的成本和維護的負擔。

    鋰電池作為UPS系統的重要組成部分,市場上的UPS電源廠商多數都在將蓄電池淘汰,使用新型的鋰電池,鋰電池UPS在儲能電源系統、數據中心、工業領域、通信基站、特種航天等多個領域得到了廣泛而深入的應用。現今隨著我國鋰電池領域的迅猛發展,鋰電池UPS電源逐漸受到了關注,其應用領域在不斷拓寬,通信行業則已捷足先登。

    磷酸鐵鋰電池組在UPS中的實際應用:

    某局10樓UPS動力機房由于機房稱重和面積不夠,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的電池模塊串聯組成,其中400Ah的電池模塊由4個單體容量為100Ah的電芯并聯組成的,120塊400Ah的電池模塊串聯組成一個384V/400Ah的電池組,如圖所示。

    所以磷酸鐵鋰電池組在UPS供電系統應用時,只須把UPS對電池組的充電電壓調整到磷酸鐵鋰電池所需要的電壓即可。

    磷酸鐵鋰電池UPS具有如下優點:

    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:磷酸鐵鋰正極材料具有良好的電化學性能,充放電平臺十分平穩,充放電過程中結構穩定,可以過放電到零伏。即使電池內部或外部受到傷害,電池不燃燒、不爆炸、安全性較好;

    3、高溫性能好:外部溫度65℃時內部溫度則高達95℃,鋰電池放電結束時溫度可達160℃,鋰電池的結構安全、完好;

    4、高效率輸出:標準放電為2~5C、連續高電流放電可達10C,瞬間脈沖放電(10S)可達20C;

    5、高循環壽命:經500次循環,其放電容量仍大于95%;

    6、使用方便:可快速充電;

    7、環保:整個生產過程清潔無毒。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,無戰略資源及稀有資源。

    磷酸鐵鋰電池組在UPS電源供電系統中的應用:

    針對磷酸鐵鋰電池組的特性,在UPS供電系統設置時,只須把鋰電池UPS給電池組的充電電壓調整到鋰電池所需要的電壓即可。因為鋰電池即便是長期處于充電狀態下,由于自身的IBMS均衡保護功能,電池性能是不容易發生改變的。

    例如,數據中心UPS電池容量配置:

    電池室空調啟動的環境溫度設定為25℃,UPS系統容量200kVA(396V/425A),蓄電池放電時間0.5小時。經計算,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,降低機房面積和承重要求,更容易實現分散供電。

    在運維管理方面,華為鋰電UPS管理系統可以集成到UPS管理系統,電池管理與UPS管理系統是一套完整的系統。華為鋰電管理系統可以將電池信息上傳至UPS系統,配合華為UPS與網管系統,實現磷酸鐵電池智能管理,減少檢測頻率,做到磷酸鐵鋰電池UPS運行狀態隨時可查、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極材料、使用非水電解質溶液的電池。

    ②鋰離子電池不含有金屬態的鋰,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、石墨為負極材料、使用非水電解質的電池。

    我們相信,隨著鋰電池組技術的成熟和制造業產能的增長,更多供應商開始進入磷酸鐵鋰電池UPS應用領域,可以預計,磷酸鐵鋰電池UPS的各項優勢將會體現的越來越明顯,其缺點也將隨著技術的進步而逐漸減少,將廣泛應用到數據中心、機房、通信、工業、特種等領域。

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