鉛酸蓄電池在電網中的健康監測及梯次利用

劉 敏,陳凌宇,朱宇勛,伍廉奎

(1.國網浙江省電力有限公司電力科學研究院,浙江 杭州 310014;2.浙江工業大學 材料科學與工程學院,浙江 杭州 310014;3.中山大學 材料學院,廣東 深圳 518107)

鉛酸蓄電池自1859年被法國化學家Gaston Plante發明以來[1-2],以其造價低廉、安全性高、運行穩定和使用壽命長等特點,被廣泛應用于通信、運輸、金融、電力和建筑等行業。目前,鉛酸蓄電池按結構大致可分為4類:開口式[3]、排氣式[4]、防酸隔爆式[5]和密封閥控式。其中,密封閥控式鉛酸蓄電池由于電解液的消耗量極小,且具有體積小、抗震、耐高溫和自放電小等特點,在電信部門得到迅速推廣及使用[6]。密封閥控式鉛酸蓄電池(簡稱鉛酸蓄電池)是電網中重要的直流供電部分,其與充電機共同承擔繼電保護、自動裝置、自動化設備和斷路器跳合閘設備等的供電任務[7]。當交流電出現故障時,鉛酸蓄電池作為唯一的直流電源對外供電。因此,鉛酸蓄電池失效可能導致緊急情況下變電站發生的重大運行事故。2019年3月,浙江某110 kV變電站因蓄電池負極匯流排的焊接工藝缺陷和負極腐蝕裕度設計不足引起匯流排出現腐蝕斷裂,無法對站內保護裝置提供直流電源,引發全站停電[8]。

綜上,鉛酸蓄電池的服役狀態和實際輸出容量監測對電力設施的安全運行具有重要意義。為確保電力系統后備電源供電的可靠性,必須對鉛酸蓄電池的狀況進行實時監測和管理。鉛酸蓄電池的電壓、內阻和溫度等參數與蓄電池的性能直接相關,因此監測這些參數可以預測蓄電池的健康狀況[9-10]。……