傳統(tǒng)UPS進(jìn)行調(diào)峰儲(chǔ)能應(yīng)用的探討

周珊 周永光

摘 要：文章闡述了傳統(tǒng)UPS進(jìn)行調(diào)峰儲(chǔ)能應(yīng)用技術(shù)方案，提出了充放電管理裝置的功能要求和二次利用電池作為儲(chǔ)能單元的技術(shù)要求，介紹了調(diào)峰管理應(yīng)注意的問(wèn)題，傳統(tǒng)UPS進(jìn)行調(diào)峰儲(chǔ)能應(yīng)用技術(shù)能夠提高UPS的供電安全性，延長(zhǎng)后備供電時(shí)間，降低電力消耗成本，降低運(yùn)營(yíng)成本。

關(guān)鍵詞：UPS；調(diào)峰儲(chǔ)能；應(yīng)用

中圖分類(lèi)號(hào)：TN86 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2018）19-0171-02

Abstract： This paper expounds the technical scheme of traditional UPS for peak energy storage， puts forward the functional requirement of charge and discharge management device and the technical requirements of secondary use of battery as energy storage unit， and introduces the problems that should be paid attention to in peak-shaving management. Traditional UPS peak-shaving energy storage technology can improve the security of UPS power supply， prolong the backup power supply time， reduce the cost of power consumption， and reduce the operating cost.

Keywords： UPS； peak-shaving energy storage； application

1 概述

隨著金融、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)的發(fā)展，機(jī)房的總電源功率需求越來(lái)越大，對(duì)UPS的功率要求也越來(lái)越高。UPS中的蓄電池作為應(yīng)急的后備電源，后備時(shí)間越長(zhǎng)，UPS的性能越穩(wěn)定，但是投資成本也越高，一般標(biāo)準(zhǔn)配置是只支持10-15分鐘。用戶在配置供電系統(tǒng)時(shí)既希望負(fù)載可以保持較長(zhǎng)的后備時(shí)間，也希望降低電池成本，減少投資浪費(fèi)[1-3]。

2 基于傳統(tǒng)UPS的調(diào)峰應(yīng)用方案

功率大于5kVA的UPS電源系統(tǒng)一般采用在線式連接，當(dāng)由市電輸入的情況下，交流電通過(guò)整流、濾波后通過(guò)內(nèi)部的逆變器再次轉(zhuǎn)換成穩(wěn)定交流電為負(fù)載供電。一旦市電中斷，UPS中的逆變器由蓄電池組提供的電能來(lái)維持負(fù)載的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，供電轉(zhuǎn)換時(shí)間為零，大大減小了電網(wǎng)內(nèi)部串入的干擾或電壓波動(dòng)對(duì)負(fù)載造成的影響。

為滿足容量需求，一般需要將新增的多組蓄電池并聯(lián)匯流后再與原有的蓄電池組并聯(lián)連接，每組蓄電池采用一套充放電管理裝置進(jìn)行單獨(dú)的充放電管理，消除蓄電池組直接并聯(lián)的影響。傳統(tǒng)UPS進(jìn)行調(diào)峰儲(chǔ)能應(yīng)用系統(tǒng)連接如圖1所示，新增的儲(chǔ)能部分包括蓄電池組*N，與各個(gè)蓄電池組連接的充放電管理裝置*N，用于檢測(cè)整流器及原有蓄電池組的輸出電流的互感器A，用于檢測(cè)逆變器輸入電流的互感器C，用于檢測(cè)新增儲(chǔ)能系統(tǒng)總電流的互感器B。

2.1 充放電管理裝置功能要求

隔離功能：本方案中的充放電管理裝置分充電回路和放電回路分別管理，其中放電回路具有單向?qū)ㄆ骷缍O管，使放電電流只能由蓄電池組向直流母線方向，避免蓄電池組之間互相充電；其中充電回路采用PWM技術(shù)進(jìn)行閉環(huán)的充電電流限制，即使蓄電池組之間存在壓差，也不會(huì)出現(xiàn)大電流對(duì)蓄電池組造成損傷。

單獨(dú)的充放電管理：本方案中的充放電管理裝置實(shí)時(shí)采集所管理電池組各個(gè)蓄電池單體的電壓、內(nèi)阻等電氣量，實(shí)時(shí)掌握蓄電池組容量。充放電管理裝置具備CPU控制中心，能夠處理所采集的數(shù)據(jù)信息并自動(dòng)給出蓄電池質(zhì)量評(píng)估信息，也能夠控制當(dāng)前蓄電池組處于何種狀態(tài)，可

以選擇合適的啟動(dòng)或中斷對(duì)其進(jìn)行管理，有效保護(hù)電池和設(shè)備的運(yùn)行安全。

升壓功能：本方案中的充放電管理裝置，其放電通道又細(xì)分為兩個(gè)并聯(lián)通道，其一是單相器件輸出通道，保證整流器輸出電壓低時(shí)零時(shí)間切換為負(fù)載供電；另一個(gè)是BOOST升壓通道，在接收到放電命令后，將蓄電池組電壓升高至特定值，為負(fù)載供電。

2.2 調(diào)峰儲(chǔ)能單元

本方案支持使用退役后修復(fù)使用的鉛酸蓄電池，退役后具備剩余利用價(jià)值的動(dòng)力電池，各種類(lèi)型蓄電池、各種容量等級(jí)、電壓等級(jí)、品牌的蓄電池均可通過(guò)蓄電池充放電管理裝置并聯(lián)使用。二次利用電池的循環(huán)使用壽命與投資成本是提高經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵，因此對(duì)退役后電池并不能直接使用，需要經(jīng)篩選、修復(fù)、檢驗(yàn)、重組等一系列過(guò)程，以最大程度地發(fā)揮二次利用電池的剩余價(jià)值。

2.2.1 鉛酸蓄電池的修復(fù)技術(shù)要求

國(guó)際公認(rèn)鉛酸蓄電池在實(shí)際容量低于額定容量的80%時(shí)，其使用性能急劇下降，一般規(guī)定，當(dāng)蓄電池實(shí)際容量低于額定容量80%之后應(yīng)報(bào)廢處理。大量的鉛酸蓄電池未達(dá)到設(shè)計(jì)壽命，因缺液或硫酸鹽化等原因?qū)е氯萘拷档投崆笆?，造成巨大的?jīng)濟(jì)損失和環(huán)境污染。針對(duì)失水和硫酸鹽化導(dǎo)致提前失效的蓄電池修復(fù)技術(shù)近年層出不窮，如大電流充電技術(shù)、負(fù)脈沖技術(shù)、添加活性劑技術(shù)、高頻脈沖修復(fù)技術(shù)、修復(fù)液修復(fù)技術(shù)等。不同的修復(fù)技術(shù)都各有優(yōu)劣，但是要將修復(fù)后蓄電池作為調(diào)峰儲(chǔ)能單元。

2.2.2 動(dòng)力電池性能的技術(shù)問(wèn)題

退役動(dòng)力電池仍具有70%以上的剩余容量[5]，但是梯次利用動(dòng)力電池性能指標(biāo)不如新電池，其穩(wěn)定性、安全性也都不如新電池的狀態(tài)。動(dòng)力電池作為調(diào)峰儲(chǔ)能單元，應(yīng)在過(guò)充、過(guò)放、針刺、短路極限測(cè)試條件下沒(méi)有發(fā)生起火、爆炸、燃燒現(xiàn)象，才能滿足使用要求。退役動(dòng)力電池的老化狀態(tài)存在不一致性，因此需要經(jīng)過(guò)嚴(yán)苛的質(zhì)量檢查和篩選、重組過(guò)程以及一致性檢測(cè)，以保證動(dòng)力電池的技術(shù)指標(biāo)、安全性、穩(wěn)定性等符合使用要求。