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梯次磷酸铁锂电池在铁塔基站直流供电体系中的实际应用(下)
  • 能源电池梯次利用是当能源电池不能称心现有电动车辆的功率和能量必要时,将其转移应用到对能源电池能量密度、功率密度等特性请求较低的其它领域,到达充足发挥其剩余价值的偏向。

    6 磷酸铁锂电池组在铁塔基站的实际应用
      
      针对锂电池组的特性,在基站直流开关电源应用设置时,只须把浮充电压和均充电压调剂到锂电池组所必要的充电电压即可,(同时必需在通讯设备直流供电电压规模内)因为锂电池组即便是长期处于充电状况下,因为自己的BMS掩护功效,电池机能是不会发生改变的。
      
      例如:某基站后备电池组,采纳48V-300Ah梯次磷酸铁锂电池组,每组电池由16个3.2V/100Ah的单体电池串联构成,此中300Ah的电池是由3组100Ah的电池组并联构成的,每个电池组有一个BMS节制体系,如图10所示。
      
      在装配电池组对电池组停止了弥补充电后,将电池组分离停止了0.33C10在线测试放电环境。测试场景如图11所示。一组300Ah电池组容量测试曲线如图12所示。
      


      用智能电池组放电仪测试后,在线并入直流供电体系中。此时开关电源充电压设置为56.8V,充电电流限制为每组30A。
      
      7 梯次磷酸铁锂电池设置设备摆设请求
      
      ①梯级电池模组按照标称容量可分为15、25、30、50、100、130、150、200Ah等容量系列。标称容量应为退役锂电池成组后容量;
      
      ②梯级电池规格系列按照装置办法可分为度胧健⒙涞丶苁胶吐涞叵涫三种,容量在50Ah及如下的梯级电池,以度胧为主;
      
      ③容量请求
      
      梯级电池在分歧工作温度条件下应称心表3所示的容量请求;
      
      ④梯级电池电芯请求
      
      梯级电池所应用的单体电芯容量需到达电芯初始标称容量的70%;
      
      ⑤输入电压规模
      
      梯级电池应采纳16串办法,电池组额定电压为51.2V,工作电压规模41.6V~60.0V;
      
      ⑥环境请求
      
      梯级电池组应在无腐蚀性、爆炸性和破坏绝缘的气体及导电尘埃环境下正常工作。工作温度规模:-5~45℃;注:-5℃如下应采取加热、保温措施。相对湿度规模:≤95%(45℃±2℃),大气压力规模:70kPa~106kPa;
      
      ⑦应用寿命
      
      在环境温度为25℃±2℃条件下,电池组80%DOD0.33C3轮回寿命应不少于表4所列工况下的次数请求。

       在环境温度25℃±2℃的条件下,磷酸铁锂电池组在备电工况下的寿命应不小于6年。
      
      8 梯次磷酸铁锂电池的功效请求
      
      (1)休眠功效
      
      梯级电池应具有休眠功效,在运输、贮存或离线状况下,电池组BMS应处于彻底断开状况;当电池组由在线状况(即电池组输入端正负极、通讯接口与外界连通的状况)转入离线状况(即电池组输入端正负极、通讯接口与外界断开的状况)时,BMS应具有甄别功效,根据电力及电池组状况主动进入休眠。当电池组由离线状况(即电池组输入端正负极、通讯接口与外界断开的状况)转入在线状况(即电池组输入端正负极、通讯接口与外界连通的状况)时,BMS应能判别并主动激活,且根据电力及电池组状况调剂工作状况。
      
      (2)电加热功效
      
      当梯级电池用于-5℃及如下的场景时,应设置设备摆设直流电加热装配(需根据实际环境停止节制调剂温度),电池组应有专门纳热设计,以包管加热均匀使得设备正常工作。
      
      (3)充电限流办理功效
      
      梯级电池应具有自立限流充电功效,包管工作规模内的电压输入时,电池组可以或许正常充电。充电限流值应设定在0.1C3(A)~0.2C3(A)之间,默认值为0.2C3(A)。
      
      (4)充电总电压过高掩护
      
      梯级电池应具有充电总电压过高掩护功效,当充电到总电压告警点告警,到掩护点时掩护,感化于切断,当总电压下降到规复点时规复充电。
      
      (5)放电总电压过低掩护
      
      梯级电池应具有放电总电压过低掩护功效。当放电到总电压低告警点时应切断放电电路并告警,一段光阴后电池组应进入休眠情势。
      
      (6)放电单体电压过低掩护
      
      梯级电池应具有放电时单体电池电压过低掩护功效,放电到单体电压告警点告警,到掩护点时掩护,感化于切断,一段光阴后电池应进入休眠情势。
      
      (7)放电过流办理
      
      梯级电池应具有根据用户谋匾设置的输入过流掩护功效,掩护期间应切断电路并告警。
      
      (8)电池高温掩护功效
      
      梯级电池自己应具有电池高温掩护功效,当电池温度到达告警点告警;到掩护点时掩护,感化于切断;温度回落到一定值后主动规复。
      
      (9)电池高温掩护功效
      
      梯级电池自己应具有电池高温掩护功效,当电池温度到达告警点告警;到掩护点时掩护,感化于切断;温度回升到一定值后主动规复。
      
      (10)电池组荷电状况(SOC)计算
      
      梯级电池应具芯蔡电量计算功效,计算值与电池实际电量的误差应不大于5%。
      
      (11)输入短路掩护
      
      梯级电池输入端正负极发生间接短路时,应在瞬间主动切断电路并告警,BMS和电芯应不损坏(包含不打火、变形、漏液、冒烟、起火或爆炸);故障排除后,应能手动或主动规复工作。
      
      9 梯级电池监控技术请求
      
      (1)遥测量
      
      可停止电池组/电池电压、荷电状况(SOC)、电池组充电/放电电流、轮回次数(放电超过标称容量80%为1轮回)、环境温度/电池组温度、电池组内阻(可选)的遥测监控和历史数据查询、故障日志查询等功效。
      
      (2)遥信量
      
      可收集梯级电池的充电/放电状况、电池组过充/过流告警、电池组放电欠压/过流告警、单体充电过压告警(可选)、单体放电欠压告警(可选)、电池组极性反接告警、环境/电池组/PCBA板高温告警(可选)、环境高温告警、电池组容量过低告警、电池组温度/电压/电流传感器失效告警、单体失效告警(可选)、电池组失效告警(可选)等遥信量目标。
      
      (3)遥控量
      
      可停止告警声音开/关、智能间歇充电办法、限流充电办法、充电开启/关闭、放电开端/停止等遥控操纵。
      
      (4)遥调量
      
      梯级电池的BMS各种检测项目标功效状况及参数设置规模应包含表5所示的内容。
      
      10 梯次磷酸铁锂电池装置和掩护请求
      
     、电池组外面应干净,无显著变形,无机械损伤,接口触点无锈蚀;电池组外面应有必需的产品标识,且标识清楚;电池组的正、负极端子及极性应有显著标记,接线办法应为前出线办法,便于衔接;电池组的电源接口、通讯(或告警)接口应有明白标识;
      
     、梯级锂电池组的19英寸模范机械电气单位的容器外壳、装置架或箱应为金属材质,且布局上便于搬运;
      
     、装置梯级电池为了便于调测和后期掩护,需将铁锂电池面板朝外,将梯级电池靠得住固定到电池架上或一体化机柜内;
      
     ④梯级电池布放梯级电池衔接线,将电池线分离衔接至电源柜内保险铜排上口端子或蓄电池办理空开上,做好线缆的标签标识;
      
     、布放电池监控线,将铁锂电池组衔接至FSU-RS485通讯端;
      
     、铁锂电池梯级电池接入体系,各种线缆衔接实现之后,用万用表对蓄电池的输入电压,停止检测将检测的数据做好记载,调量电源输入电压至梯次电池以后电压值;
      
     、叩骷量电源参数,各种线缆衔接实现之后,用万用表对蓄电池的输入电压停止检测,将检测的数据做好记载;
      
     、梯次磷酸铁锂电池运行环境的请求:根据电池的环境请求,室温温度不宜超过55℃,防止阳光对电池直射,旭日窗户应作遮阳处理,确保电池组之间预留足够的掩护空间;
      
     、梯次磷酸铁锂电池应用注意事项颠末过程动环会合监控体系与BMS实时的对电池组的总电压、电流、单体电压SOC、SOH、温度停止监测。同时,颠末过程电池监测装配了解电池充放电曲线及机能,定期停止测量,发故障实时处
    理;
      
     、梯次磷酸铁锂电池经常检查的项目
      
      应经常检查梯次磷酸铁锂电池模块的极柱衔接线(条)是否松动、是否兴鹕、变形或腐蚀等现象;衔接处无松动、电池模组无损伤、渗漏和变形、电池及衔接处温升是否异常;BMS数据线接触环境;并对电池组的输入保险温度检查和信号保险停止告警试验。根据厂家供给的技术参数和现场环程件,颠末过程BMS体系检查电池组总电压及单体电是否称心请求,检测电池组间歇充电时的充电电流是否在请求的规模内。检测开关电源、电池组的充电电压和限流值的设置是否正确。检测电池组的低压告警、高压告警、高温告警等设置是否正确。
      
      11 梯次磷酸铁锂电池组技术和经济论证
      
      目前与应用的铅酸电池相比,电动汽退役电池能量密度高、功率密度高、(体积、重量轻)、温度特性好、轮回寿命长、自放电率低,这些优良特性使其更得当于做铁塔基站的备用电源,目前的梯次电池,其轮回寿命可达800次以上,气力强的制作商,其电池轮回寿命更长;跟着电动汽车的睁开,到十三五末期和2020年以后,退役电池的轮回寿命将普遍优于1000次,品格好的有望到达2000次。
      
      目前根据以后市场环境,将轮回寿命较低(只要400次以上即可,目前均能到达)的电池用于一、二、三、四类市电工况和高温工况,轮回寿命较高的电池用于新能源(800次以上)和削峰填谷(1200次以上)工况。
      
      退役电池颠末再制作后应用于基站后备电源的电池组,其本钱构成中包含了电芯洽购、运输、测试、挑、重组等再制作过程。按照十三五计划的目标,估计未来退役电池数目会大幅度增长,收受接收与再制作体系构成规模效应,本钱有望进一步低落。
      
      在报废能源电池的处理方面,因为基站所采纳的重要是商用退役的磷酸铁锂电池,其重要资料价值不高,因此报废磷酸铁锂电池残值很低。但已经有一些报废电池处理厂家开端睁开这项业务,并有望免费收受接收报废电池。
      
      总之,梯次电池应用应遵照小模块、低电压、高冗余、小电流、且动的原则应用,因此通讯基站相比于其余场景更得当梯次电池应用。梯次电池相比铅酸电池在轮回寿命、能量密度、高温机能确面具有一定优势,各项机能目标优于铅酸电池。梯次电池在技术上完全称心现网各工况备电必要,歧轮回寿命梯次电池适用于歧应用场景,经济上也具有一定优势。梯次电池应用是节能环保、新能源等国度计谋新瞬睁开的重创新,对付推动低碳经济、绿色经济、轮回经济的睁开具有非常重要的实际意义,既利国又利民。
      
      作者简介
      
      武亚波,确涣通电信综下网络掩护与网优中央电源主管,高级工程师,《UPS应用》杂志编委。
      
      编辑:Harris
      

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