德国荷贝克蓄电池全系列制造厂 回收再生利用率高

逆变器**模式(双变换)本身就是一种低可用性的运行模式。这是这么多年以来才痛苦认识到的一个事实。
　　有没有新的思路?小功率的后备式ups和在线互动式ups正常情况下是旁路市电输出供电,不是也保护了it负荷吗?
　　仔细研究我们会发现两点:
　　①it负荷其实对交流电的要求不高,允许电压-20%/+10%,频率40～70hz,允许中断时间10～20ms。逆变器**模式较为骄傲的1%输出精度其实没有意义
　　②今天市电电网的可用性得到了很大提高,城市10kv电网可用性达到99.94%(见表1)。这两个因素促使我们认识到三相*功率ups其实也可以和小功率ups一样选择旁路**运行模式。事实上早在2010年,各厂家三相ups就允许用户选择工作在旁路**模式,即eco模式(经济模式)。
　　(2)旁路**运行模式(eco模式)
　　如图2所示,在正常情况下,ups**运行在静态旁路,由市电直接给负载供电。当旁路电压**出设定窗口范围时,会切换到逆变器输出模式。该模式的优势是效率高达99%。劣势是由于市电直供,会产生双向,输入功率因数输入谐波电流指标较差。更重要的是,当旁路故障需要切换回逆变器模式时,会出现4～20ms的切换时间,某些情况下会造成负载运行中断,较大地降低了ups的可用性。
　　在这种情况下,能否找到一种运行模式,既有高可用性,还能提高运行效率,同时性能指标参数也能满足负载要求,就成为各厂家研发的重要目标。
　　(3)**级旁路**运行模式(e变换模式)
　　施耐德公司在2012年获得了**级旁路**模式(e变换)的**。如图3所示,正常情况下,逆变器与旁路市电并联工作,相当于有源滤波器,逆变器提供谐波电流和无功功率,旁路市电回路提供基波电流和有功功率。输出电压由旁路决定。这种模式的优势是整流器和逆变器的功率器件流过的电流较小,元器件疲劳老化轻微,寿命延长,ups可用性提高。由于逆变器一直在并联运行,当旁路市电**出窗口范围时,系统会0ms切换回逆变器工作,不存在切换失败切换时间长的问题。该种模式效率高达98.8%,仅次于eco模式。另外,由于可控制旁路回路只提供基波电流和有功功率,因此输入功率因数0.99,输入谐波电流<5%。
　　目前主流*品牌厂家在三相大功率ups系列上均与e变换技术类似的运行模式,供用户选择使用

所示为三电平逆变器功率器件的承压为400v,低于工频机。
　　四电平逆变器功率器件的承压为266v(见图6),远低于工频机的432v。
　　施耐德公司于2010年获得了四电平逆变器技术的**。该技术的运用,不但提高了逆变器的可用性,还提高了ups效率,达到96.5%。
　　那么是否五电平、六电平逆变器的可用性会更高呢,答案不是这样的,因为电平数越多,逆变器需要的功率器件的数量就越多,使得逆变器出故障的可能性增多。因此,需要在功率器件的耐压值和数量上找到合理的平衡。实践证明运行在**范围内的数万台四电平逆变器可用性大大优于传统的工频机。
　　3 新型物理架构的大功率并机系统
　　大型及**大型数据中心及半导体行业的用户,经常会搭建功率为1500kw及以上的ups系统,这就需要采用多台ups并联的系统架构。并机电气架构大家都知道有两种,多台ups直接并机,和公用静态旁路的多台ups并机。
　　而并机物理架构目前也发展出有两种。
　　如图7(a)所示并机物理结构1,为传统的多台单机通过外部配电柜和电缆进行并联,总共需要7个外部配电柜和多组电缆。每台ups都有外配的主输入、旁路输入、ups输出、电池回路等四把交直流断路器和四组交直流电缆,使得ups系统操作复杂造成可用性降低、配套的配电柜和电缆成本高、对现场施工环境要求高、对现场施工人员技术要求高、施工工期长。
　　为解决上述问题,必须采用新的集成化预制化的物理结构的并机系统。
　　如图7(b)所示位并机物理结构2,为多台功率柜和输入输出i/o柜通过外部主配电柜和主电缆进行并联,总共需要4个配电柜和少量电缆。每台ups功率柜内部集成了自动控制的接触器和熔断器,内部还集成和预制了主输入、旁路输入、主输出和电池母线的铜排背板与公共的i/o柜连接,每台ups不再需要外配四把分断路器和四组分电缆。
　　新型的并机物理结构简化了整个ups系统,简化了开关机操作,铜排连接使得输出阻抗一致性高,这些特点都有利于提高ups系统的可用性。
　　新型的并机在电气架构上还包括了公用的1500kw静态旁路,这种电气架构早就被证明可用性**普通的多台ups直接并机的电气架构。减少了外部配套的配电柜和电缆。
　　新型的并机物理结构其实也是模块化的并机架构,可以根据用户需求增减功率柜,目前市场上的功率柜一般为200～300kw。灵活性与适应性更高。
　　施耐德公司较早于2003年在单系统较大可达1600kw的mw系列ups使用了类似的并机物理架构,并于2016年改良后运用到了单系统较大可达1500kwn+1的vx系列ups产品上。
　　4 兼容锂电池,让锂电池帮我们赚钱
　　计算可知,由于普通铅酸蓄电池大约每3～4年更换一次,在三相大功率ups系统10～12年全生命周期过程中,用户花在电池系统上面的钱甚至**过ups主机。事实上ups每秒钟都在使用都在出力都在发挥价值,而电池一年只有1.22次放电机会,而且放电时间可能只有几分钟(在配套发电机系统的情况下)。可见传统模式下,我们对电池系统的利用太低了。
　　由于电动汽车和储能行业的驱动,2019年锂电池的成本已经降低到1.1～1.4元/wh,而铅酸电池的成本为0.7元/wh。在可见的1～2年内,锂电池的价格将会与铅酸电池齐平。
　　很多ups系列都号称可以兼容锂电池,但实际上有较大差异。一种兼容是把锂电池当普通铅酸电池用。这种兼容没有任何意义,花了锂电池的价格只享受到铅酸电池的好处,得不偿失。
　　而另外一种兼容是把锂电池当锂电池用,真正利用锂电池的特点,发挥其优势。锂电池相比于铅酸蓄电池在电气性能方面的优点是:可快充,可快放,循环寿命高达6000～10000次。
　　①快放。电池的容量是基于放电时间的。传统铅酸电池100ah一般是基于20h放电。在大功率ups一般要求的15min延时时间下,100ah铅酸电池只能放出约30ah的容量,而100ah锂电池可以放出90ah容量。很明显,大功率ups常用的5～30min延时时间范围,是锂电池的天下,只需要配置铅酸电池25%～40%的容量即可达到同样的延时时间。这种情况下,锂电池系统的价格甚至会有优势,如果与胶体电池比,锂电池价格更加明显。
　　②快充。为更好的与锂电池进行兼容配套,新型的ups充电功率从传统的10%～20%大幅度提升到35%、40%,甚至较高可达80%。这增加了ups充电器和整流器的成本,但可以使得锂电池在一天内可多次快速充放电,以达到利用峰谷电价差节省运行电费成本的目的。普通ups充电功率不足,不能利用锂电池可以快充的特点。
　　③循环寿命6000～10000次。前面我们说过,正常情况下,即使每年人为增加2次电池充放电维护保养,每年电池的总放电次数也不过4次,12年下来不**过50次,铅酸蓄电池循环寿命500次完全满足要求。那这个锂电池6000次循环寿命还有必要吗?还有用吗?
　　大型数据中心可以很好的利用锂电池的6000～10000次循环寿命配合峰谷电价计费模式“挣钱”。这需要ups主机有峰谷运行的功能,即在电价为0.4元的谷底时给锂电池充电,在电价为1.5元的峰值时让锂电池放电,一来一回每度电电价差1.1元。
　　100ah12v电池能放出来的电量大约为1度电,如果每天两次充放电循环,刨去效率,刨去必须保有基本30%容量不能全部放光,保守估计100ah12v电池可以赚1.5元钱。
　　锂电池日历寿命为15年,在ups系统12年的生命周期过程中,需要365×2×12=8760(次)充放电循环,可以赚1.5×365×12=6570(元)。很明显,铅酸电池只有500次循环寿命,不能进行这种操作。
　　④专为colo行业研发的削峰功能。colo行业的用户,非常希望把变压器用足甚至用**,同样2000kva的变压器就可以带更多的it负载更多的机柜,赚更多的钱。但在传统ups系统中it负载的功率不能**过变压器的功率,否则就过载了。
　　由于it负载是一条变化的曲线,波峰时段可以比波谷负荷高10%～20%,为了让2000kva的变压器带更多的it平均负荷,又不能在it波峰时过载,施耐德开发出了ups削峰功能。

怎样启用新蓄电池
新畜电池在启用之前,较板表面会有一定程度的氧化。存放时间越长,氧化越严重。加入电解液后,会出现急剧升温现象,充电时会表现出较大的电阻,使充电困难。因此,启用新电池应做到:加注电解液后,静放6ｈ左右,待电解液完全浸透较板,温度下降至35℃以下,再接通电源进行充电;充电电流严格控制在规定范围内,如充电过程中升温过高,**过45℃,可减少充电电流或停止充电;进行1～2次充、放电循环,以达到额定容量。
2)新蓄电池怎样进行初充电
将电池正、负极分别接电源正、负极,首先用初充电电流充到电解液放出气泡,单格电压升到2.3～2.4Ｖ。然后将电流降为1/2初充电电流,继续充到电解液放出剧烈气泡,电液比重和电压连续3ｈ稳定不变为止。全部充电时间约为45～65ｈ。充电过程中应常测量电解液温度,若温度过高,可用电流减半、停止充电或冷却的方法,将温度控制在35～40℃。初充电完毕,若电解液比重不合规定,应用蒸馏水或比重为1.4的电解液进行调整后再充电2ｈ,直至比重符合规定为止。新蓄电池次充电后往往达不到额定容量,应进行充、放电循环。用额定容量1/20的电流放电至单格电压降到1.75Ｖ,然后再用补充充电电流充足。经过一次充、放电循环,若容量仍低于额定容量的90%,应再进行一次充、放电循环。
3)怎样维护蓄电池
ａ.蓄电池在使用过程中,水分蒸发及充电时水的电解均会使液面降低,因此夏季每隔5～6天,冬季每隔10～15天应检查一次液面高度,并按需要加蒸馏水。除因泄漏造成的液面降低外,不允许添加电解液,否则电解液比重将**1.300,以致缩短蓄电池的使用寿命。蓄电池液面应高出较板15ｍｍ,液面过高易外溢,腐蚀周围零件,还有可能使正、负极桩导通,引起自行放电;液面过低,较板上部*露出液面,不但会使蓄电池容量降低,而且外露的较板会很快硫化。
ｂ.使用中的蓄电池因工作状况不同,常有充电不足现象(尤其是短途车辆)。出现下列情况之一时应进行补充充电:①电解液比重降至1.200以下;②冬季放电**过25%;③夏季放电**过50%;④灯光暗淡;⑤起动无力。补充充电分两个阶段进行。阶段以额定容量1/10的电流充电,到单格电压为2.4Ｖ,电解液开始放出气泡为止,一般需10～11ｈ。*二阶段将电流减半直至充足为止,一般需3～5ｈ。如果电解液比重不合规定,应予以调整,其方法与初充电相同。ｃ.冬季使用蓄电池应注意:①保证电桩与导线接头联接牢固,接触良好;②在蓄电池上加装保温装置,以免温度太低,电阻增大;③按规定调整电解液比重;④在发动机运转,发动机向蓄电池充电时加蒸馏水,以免水和电解液混合不匀而引起结冰;⑤发动机冷起动时应进行预热,每次起动时间不**过5ｓ,重复起动应间隔15ｓ,如果三次起动不成功,应进行检查,不要盲目再起动;⑥经常使蓄电保持在充足电状态,以防电解液比重降低而结冰,甚至损坏蓄电池。
4)蓄电池保养时怎样安全操作在保修蓄电池时,应遵守以下安全规定:①搬动蓄电池时轻拿轻放,不可歪斜,以免电解液溅到衣服或皮肤上,引起腐蚀或。如被溅上,应立即用清水冲洗。②检查电解液比重和液面高度时,使吸管稍微离开电解液注入口即可,不要提得过高,以免电解液溅出。③禁止将油料容器及各种金属物放在蓄电池壳体上。④在配制电解液时,应使用陶瓷容器,并将硫酸慢慢倒入水中,禁止将水倒入硫酸中,以免硫酸飞溅皮肤和衣物,甚至容器炸裂造成事故。