摘要：變電站直流系統(tǒng)主要采用鉛酸蓄電池進(jìn)行供電，鉛酸蓄電池的特征是安全可靠，但是，該種電池存在很多致命的缺點(diǎn)，包括電壓波動(dòng)大、荷電保持率低以及性能指標(biāo)受環(huán)境影響嚴(yán)重等，另外鉛酸蓄電池的污染也是其被廣為詬病的一個(gè)重要原因。隨著電池技術(shù)的不斷發(fā)展，不少新型綠色環(huán)保電池已經(jīng)在技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)性上達(dá)到和超越現(xiàn)有的鉛酸蓄電池系統(tǒng)，本文根據(jù)變電站對(duì)電池的特殊需求，對(duì)各類電池進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較，選擇最適合變電站使用的電池系統(tǒng)。
　　關(guān)鍵詞：變電站 綠色二次電池 鉛酸蓄電池 直流系統(tǒng)
　　中圖分類號(hào)：TM7文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1672-3791（2012）09（c）-0122-02
　　1 環(huán)境影響比較
　　隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的迅速發(fā)展，變電站的建設(shè)也越來(lái)越多，由于變電站站用電池系統(tǒng)要求的電壓高、容量大，站內(nèi)蓄電池的使用組數(shù)也特別多，因此這類設(shè)備對(duì)環(huán)境的影響應(yīng)該引起重視。
　　目前變電站使用的二次電池以鉛酸蓄電池為主，從環(huán)保的角度來(lái)看，鉛酸蓄電池是對(duì)環(huán)境、人類健康危害最大的一種電池[1]。鉛酸蓄電池的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量鉛渣、鉛塵、鉛水等污染危害。
　　新型綠色二次電池則在生產(chǎn)、使用、回收全生命周期內(nèi)保持低污染甚至無(wú)污染，以磷酸鐵鋰電池為例，磷酸鐵鋰電池不含任何重金屬與稀有金屬，在生產(chǎn)及使用全過(guò)程中均無(wú)毒、無(wú)污染，符合歐洲RoHS規(guī)定，通過(guò)了SGS認(rèn)證，為典型的綠色環(huán)保電池，該電池也是國(guó)家重點(diǎn)支持和鼓勵(lì)發(fā)展的項(xiàng)目[2]。
　　2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較
　　下文根據(jù)變電站直流系統(tǒng)的負(fù)荷特征和特殊要求，以磷酸鐵鋰電池為例，對(duì)綠色二次電池和鉛酸蓄電池在技術(shù)性能和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)方面的相關(guān)參數(shù)比較。
　　2.1 變電站直流系統(tǒng)的特殊要求
　　變電站的直流負(fù)荷主要包括控制、信號(hào)、測(cè)量和繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置等控制負(fù)荷等，負(fù)荷結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定，一般規(guī)模的220kV變電站，通常需要400Ah容量蓄電池，事故情況下的沖擊放電電流約100A（1/4C），2h放電電流通常約50A（1/8C）。變電站設(shè)計(jì)相關(guān)規(guī)程規(guī)范要求蓄電池正常工作環(huán)境溫度-10～+45℃；在環(huán)境溫度20～25℃條件下，浮充運(yùn)行壽命應(yīng)不低于10年；蓄電池封置90天后，其荷電保持能力不低于85%；另外還需具有較強(qiáng)的耐過(guò)充能力。
　　2.2 電池放電特性
　　2.3 電池的溫度特性
　　2.4 電池的電壓特征
　　2.5 電池的浮充特性
　　變電站直流系統(tǒng)蓄電池長(zhǎng)期處于浮充狀態(tài)，蓄電池的浮充壽命直接決定蓄電池的使用壽命。鉛酸蓄電池的浮充壽命對(duì)環(huán)境溫度和浮充電電壓等因素均十分敏感，差不多環(huán)境溫度每升高10℃，蓄電池的浮充壽命會(huì)縮短一半；浮充電壓每浮動(dòng)5%，鉛酸蓄電池的使用壽命也差不多將減半[5～7]。因此，據(jù)統(tǒng)計(jì)站內(nèi)蓄電池的實(shí)際使用壽命往往不足標(biāo)定浮充壽命的50%。磷酸鐵鋰電池的電解液是有機(jī)液體，即使電池長(zhǎng)期處于間歇浮充狀態(tài)，電池也幾乎不產(chǎn)生氣體，磷酸鐵鋰電池對(duì)浮充電壓的選擇也不敏感，其耐浮充性能優(yōu)于鉛酸蓄電池。我國(guó)某著名電池研究機(jī)構(gòu)選擇已經(jīng)循環(huán)不少于300次的磷酸鐵鋰電池，用3.3V電壓，在環(huán)境溫度20℃條件下進(jìn)行浮充，并靜置90天之后，電池的平均容量保持率仍可達(dá)到96.8%[8]。
　　2.6 電池的經(jīng)濟(jì)性比較
　　鉛酸蓄電池約1～1.5元/Wh，磷酸鐵鋰電池3～5元/Wh[9]，若僅從價(jià)格指數(shù)來(lái)衡量則磷酸鐵鋰電池單價(jià)較高；但磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命更長(zhǎng)，約是鉛酸蓄電池的4倍，其質(zhì)量比能量和體積比能量均為鉛酸蓄電池的3倍，因此，相同電壓和容量下，磷酸鐵鋰電池重量更輕、占地更小，若計(jì)及電池更換產(chǎn)生的設(shè)計(jì)和施工等相關(guān)費(fèi)用，以及空間資源占用產(chǎn)生的費(fèi)用，并從全壽命周期來(lái)衡量則鉛酸蓄電池比磷酸鐵鋰電池更經(jīng)濟(jì)。
　　3 結(jié)論
　　綜上所述，在變電站直流系統(tǒng)中應(yīng)用的蓄電池選擇上，從技術(shù)性能分析部分綠色電池已經(jīng)全面趕上或超過(guò)現(xiàn)階段廣泛使用的鉛酸蓄電池；從經(jīng)濟(jì)指標(biāo)看兩類電池也已經(jīng)非常接近，由于鉛酸蓄電池污染嚴(yán)重，環(huán)境影響深遠(yuǎn)，對(duì)人類健康危害大，推薦采用綠色電池代替現(xiàn)有的鉛酸蓄電池用于變電站的直流系統(tǒng)。
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