[發明專利]浮充式保護型磷酸鐵鋰蓄電池在電力工程直流系統中的應用

無效

• 申請號: 201310035492.3
• 申請日: 2013-01-30
• 公開（公告）號: CN103354366A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 孫茗;於崇干;劉百震;盛和樂;楊忠亮;侯耀華;王東;蔣新華;陳萍;賈江濤
• 申請（專利權）人: 上海凱華電源成套設備有限公司;中國電力工程顧問集團華北電力設計院工程有限公司;上海航天電源技術有限責任公司
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00;H02J9/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 龔敏

技術領域

本發明涉及浮充式保護型磷酸鐵鋰蓄電池，尤其是將該電池用于電力工程直流系統中，可作為發電廠、變電站的備用電源。

背景技術

隨著國家智能電網推進，環保、節能減排先進技術應用.發展新型高效節能、先進環保、資源循環利用的設備成為首選。磷酸鐵鋰蓄電池作為變電站直流電源系統蓄電池具有長遠意義。

由于現有磷酸鐵鋰電池設計原型適宜用于充放電運行，如電動汽車、蓄能變電站等系統。雖然目前在電力工程小型變電站中也有所應用，但是作為發電廠、變電站長期浮充電運行的備用電源，既缺乏應有理論依據和試驗數據也存在安全隱患。

發明內容

本發明所要解決的技術問題，是通過可行性研究進行理論分析和提出對磷酸鐵鋰電池的試驗內容、用試驗數據來驗證和編制設計實用數據、明確雙重化保護要求、提出可靠設計方案、消除安全隱患，提出一種浮充式保護型磷酸鐵鋰蓄電池在電力工程直流系統中應用的技術方案。確保磷酸鐵鋰電池能成為發電廠、變電站長期浮充電運行可靠的備用電源。

本發明在解決蓄電池在長期浮充電運行的安全隱患的措施和方法的目的同時，進一步對適用于浮充電運行方式有關充放電曲線和基本技術數據進行分析，確定蓄電池的正常運行各種參數的選擇；編制蓄電池容量計算數據表，選擇蓄電池容量；以及確定既符合長期浮充電運行的備用電源要求，又滿足電池安全的直流系統系統接線和配置相關保護裝置、監控裝置等設備。

如下做進一步論述：

1.消除長期浮充電運行的安全隱患的措施和方法。

???為防止因長期浮充電方式運行，造成個別電池電壓偏高而發生事故，現在采用的方法是：采用國外引進蓄電池管理系統（BMS）對電壓偏高電池進行平衡保護，同時斷開充電回路，以保證電池的安全。

對電力工程直流系統備用電源來說，斷開系統浮充電回路方法，存在影響系統安全隱患。另外，考慮到萬一BMS拒動，電池發生事故的隱患仍存在。所以，本發明采用了雙重保護方式：即增加了電池本體自主均衡保護和外部均衡保護裝置（BPD）結合的方式，?BPD是吸收BMS中有關電池均衡保護原理和國內電池監控裝置結合的一種電池均衡保護裝置。同時，對充電裝置、電池檢測、信號報警、與上位機通訊作出改進。

2.對電池進行適用于浮充電運行方式的試驗。

磷酸鐵鋰電池目前國內外尚無完整的，適宜用于浮充電方式運行的試驗數據和曲線，所以在應用中盲目性很大，連最基本的蓄電池容量計算都不知怎么計算。我們通過下列試驗，來得出適用于浮充電運行方式的數據。

1放電特性（包括單體和模塊放電方式）；

2浮充電狀態端電壓偏差；

3均衡充電；

4溫度與浮充電壓關系；

5溫度與容量關系；

6蓄電池直流內阻測試（一次電壓法、二次電壓法）；

7新舊電池放電電壓對比；

8容量換算系數測試；

9浮充電運行壽命測試（包括常溫和高溫充電方式）；

3.根據上述試驗數據確定下述基本參數。

???1?確定工程選用的浮充電電壓、電流、110V、220V蓄電池組蓄電池個數；

???2?確定蓄電池放電終止電壓；

3?提出蓄電池品質的判據；

4?確定均充、浮充電轉換模式和時間；

???5?確定蓄電池對環境溫度要求，是設計的一個重要數據；

???6?計算蓄電池出口短路電流；

7?將初始內阻和運行后內阻比較進行蓄電池狀態判別；

???8?為半容量核對性放電提供試驗依據；

???9?是選擇蓄電池容量的基礎數據；

??10?是充放電運行方式能否轉化為浮充電運行方式重要判據。

4.編制容量換算系數表。

??容量換算系數表是蓄電池容量計算最基本數據。

5.磷酸鐵鋰電池的直流系統接線。

目前常用的接線方案有以下二種：

5.1常用的接線方案圖,如圖1所示。

充放電采用同口方式，主回路上串聯接觸器與熔斷器組成系統保護電路，在系統出現短路、過充、過放時對系統進行保護。該圖的主要理念是保護蓄電池組本體，當蓄電池組過充電或過放電時由BMS將主回路斷開，這個理念對蓄能變電站可能是適用的，對發電廠和電網變電站是不允許的。

5.2另一常用的接線方案圖，如圖2所示。