并联磷酸铁锂电池在110kV变电站的应用研究

直流系统是变电站电力系统供电最后的保障,其可靠度关系到整个电力系统供电的安全。调研并联智能电池组件、磷酸铁锂电池特性,并分析其优缺点。研究分析110kV智能变电站的直流负荷情况、磷酸铁锂电池的充放电特性,针对110kV智能变电站设计出相应的方案。该系统采用了环保无污染的磷酸铁锂电池,不仅可以对蓄电池进行在线自动全容量核容,而且维护简单、适用范围广、可靠性高、使用寿命长。     

110kV变电站直流全失事故分析与建议

针对一起110kV变电站直流全失事故,对110kV变电站直流系统的两种主要接线方式进行了介绍和对比,提出了110kV变电站直流系统应采用单系统108接线方式的建议。     

并联技术配磷酸铁锂电池在电力后备电源应用

针对电力系统变电站直流系统,在变电站蓄电池核对容量、直流电源技术改造中及事故处理中,应用并联技术配磷酸铁锂电池在电力后备电源替代传统的阀控密闭铅酸电池或镉镍作为后备电池。采用已有的新技术,并联技术配磷酸铁锂电池方案的设计,具有便携可移动、环保无污染、备用蓄电池维护量少、安全稳定、接线简单等特点,并进一步论证计算适合在220 k V及以下等级的变电站应用的安全性。     

面向直流操作电源系统的LiFePO4电池性能优化控制研究

磷酸铁锂电池电压变化范围较宽且充放电特性敏感,一般不宜简单应用于需要长期处于浮充状态的直流操作电源系统。为此,提出了一种磷酸铁锂电池在直流操作电源系统应用中的优化控制方案,根据磷酸铁锂电池工作状态,利用AC/DC充电电源优化控制电池的充放电电流大小,使电池在浮充状态下获得电池期望的充放电电流,以实现磷酸铁锂电池在直流操作电源系统中的安全高效经济应用。首先,基于直流操作电源系统指标要求与磷酸铁锂电池性能优化要求,确定其期望的充放电状态与充放电电流值;然后,根据磷酸铁锂电池期望的充放电电流值与内部等效状态,在允许的电压波动范围内调节直流操作电源系统中AC/DC变换器的输出电压,迫使磷酸铁锂电池的实际充放电电流趋于期望的充放电电流,从而优化磷酸铁锂电池的性能。最后通过理论分析与实例分析说明了方案的可行性。     

磷酸铁锂电池直流电源系统应用研究

将铅酸电池和磷酸铁锂电池在常规性能、温度特性、寿命特性、充放电特性做了对比,从性能、成本、使用维护、安全性和废弃处理等方面分析了磷酸铁锂电池在变电站直流系统中运用的可行性,并提出了基于磷酸铁锂电池的直流系统在变电站中运用的技术设想。     

分布式并联电池系统配置及容量选择算法研究

该文基于110kV及以上变电站普及应用的传统交直流一体化系统,首先提出新型分布式并联电池直流系统,介绍该直流系统的工作原理、组成方案和特点,并提出了根据变电站中直流负荷的分布、分布式并联电池系统的配置原则及容量选择计算方法,最后通过实际算例对上述方法进行验证。     

站用直流系统锂电化改造应用研究

分析磷酸铁锂电池的应用场景,探讨磷酸铁锂电池在储能、电动汽车以及变电站备用电源系统的应用情况,介绍磷酸铁锂电池在某110 kV变电站直流电源系统应用效果.通过磷酸铁锂电池与铅酸蓄电池性能对比分析,指出铅酸蓄电池由其材料体系和本征特性决定其存在极板裂化、电解液失水、酸液腐蚀等问题,磷酸铁锂电池在常规性能、安全性、温度特性、寿命特性、倍率放电性能和废弃处理等方面存在主要优势,并进一步对两者进行技术经济比较,从性能、购置成本、安装成本、使用维护成本和全寿命周期管理等方面分析磷酸铁锂电池替代铅酸蓄电池的可行性,对变电站直流电源系统智能化应用具有重要意义.     

磷酸铁锂电池在变电站的应用安全性分析及其系统设计

国内从磷酸铁锂电池的浮充性能、磷酸铁锂电池浮充性能改进以及非浮充式的磷酸铁锂电池直流系统等方面研究了磷酸铁锂电池在变电站应用的可行性,磷酸铁锂电池被视为变电站直流电源中铅酸蓄电池的理想替代品。但是磷酸铁锂电池仍然存在不能过充过放、一致性差、单体容量小等缺点,使其在变电站的应用中存在不可忽视的安全风险。为解决以上问题,本文设计了一种先串联满足电压等级再并联满足容量要求的磷酸铁锂电池拓扑结构,并对各串联电池组进行独立的充电控制,避免过充电及并联电池组的环流风险,满足交流失电时直流母线的无缝供电要求。     

锂电池并联在110kV变电站直流系统中的应用

针对在110kV变电站直流系统中锂电池串联结构作为后备电源对一致性要求高的情况,探讨了锂电池并联结构,提出了使用Boost升压变换器以及利用电池剩余电量动态调节占空比的方案。同时,结合110kV变电站直流系统负荷情况,依照相关规程以及锂电池实际放电特性对锂电池容量进行计算和选择;在此基础上采用MATLAB/Simulink仿真软件对整个并联结构所建立的备用电源使用状况进行了实时模拟检测。仿真结果表明:计算所得锂电池输出电压参数符合设计要求;在锂电池出现剩余容量不足等情况下该方案可实现不断电替换。     

变电站磷酸铁锂电池的消防安全技术研究进展

磷酸铁锂电池具有循环寿命长、倍率性能优异、温度特性良好、绿色环保等优势,有望取代铅酸电池成为变电站直流系统的主流选择.但是,磷酸铁锂电池仍难以实现本质安全,在滥用条件下可能发生热失控并引起燃烧、爆炸等火灾事故,不利于变电站的可靠运行.对磷酸铁锂电池的燃烧机理、热失控的诱因和消除策略、安全预警和消防灭火的研究进展进行了综述,为解决磷酸铁锂电池在变电站应用场景下的安全问题提供借鉴和参考.     

锂离子蓄电池相关特性试验研究

为了确定锂离子蓄电池在不同负荷下的最小允许放电电压、内阻变化规律以及内阻消耗量,对4节3.2 V/60 Ah的锂离子蓄电池单体串联组成电池组进行了放电试验,记录不同时刻蓄电池组端电压、放电电流和内阻值,利用M atlab对所采集到的数据进行处理,计算出了各种不同负载条件下蓄电池组的放电量、负载消耗的能量、蓄电池内阻消耗的能量以及蓄电池的内阻消耗的能量占整个能量消耗的百分比,并绘制出蓄电池试验变化曲线。结果表明:锂离子蓄电池单体所允许的放电端电压最小值在2.75 V左右,内阻值约为0.75 mΩ,不随放电量和负载的变化而发生变化;在负载相同的条件下,电池组放电电流减小趋势和端电压下降趋势一致;负载越大内阻消耗量也越大。以上结论为蓄电池能量管理系统开发提供理论依据。     

Field trial on a rack‐mounted DC power supply system with 80‐Ah lithium‐ion batteries

Using an industrial lithium‐ion battery that has higher energy density than conventional valve‐regulated lead‐acid batteries, a rack‐mounted DC power supply system was assembled and tested at a base transceiver station (BTS) offering actual services. The nominal output voltage and maximum output current of the system are 53.5 V and 20 A, respectively. An 80‐Ah lithium‐ion battery composed of 13 cells connected in series was applied in the system and maintained by the floating charge method. The DC power supply system was installed in a 19‐inch power rack in the telecommunications equipment box at BTS. The characteristics of the 80‐Ah lithium‐ion battery, the specifications of the DC power supply system, and field‐test results are presented in this paper. \copy 2010 Wiley Periodicals, Inc. Electr Eng Jpn, 174(3): 1–8, 2011; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com ). DOI 10.1002/eej.21067     

压力对三元锂电池膨胀及充放电性能的影响

用三元锂电池制成的电池组必须用结构件进行封装,其封装的压力及在充放电过程中发生膨胀产生的压力都对电池性能有很大影响。通过对50 Ah软包装锂电池在恒压和恒变形两种状态进行了测试,实验结果显示:在0~5 000 N的恒压力下0.5 C充放电,单电池电压在3.0~4.2 V范围内,电池厚度最大膨胀量基本保持不变,为电池厚度的1.8%左右;电池容量随着压力的增加有所降低;在0~5 000 N压力范围内保持变形不变下进行0.5 C充放电,电池充放电过程承受的压力相对初始压力的变化量为40%左右,电池容量随初始压力增加有所降低。     

IGSO卫星75Ah锂离子蓄电池应用实践

75 Ah锂离子蓄电池作为IGSO卫星储能电池得到在轨应用,数据表明两组蓄电池在轨性能一致性高,单翼蓄电池组内22串电池的电压离散度小于20 m V,蓄电池温度梯度小于3.5℃,一个长光照期内,蓄电池荷电态保持在70%~80%,进行补充充电3次。蓄电池在轨实践表明蓄电池设计合理,性能稳定可靠,在轨管理方法合理有效。     

不同正极活性物质的钛酸锂负极锂离子电池

采用4种正极活性物质,设计32650型4.0 Ah钛酸锂(Li_4Ti_5O_(12))负极锂离子电池,评估充放电倍率性能、放电温升、低温放电性能、循环性能和安全性能。尖晶石镍锰酸锂(Li Ni0.5Mn1.5O4)正极电池的电压平台高(3.15 V),-20℃下的1 C放电(3.3~2.0 V)容量是常温时的83.16%,比能量为74.57 Wh/kg;磷酸铁锂(LiFePO_4)正极电池的电压平稳(1.70 V),适用于对电压要求严格的领域。三元材料正极电池中,镍钴锰酸锂(LiNi_(1/3)Co_(1/3)Mn_(1/3)O_2)正极电池的各项性能较优,3 C循环3 486次的容量保持率为102.58%,可用于快充领域;镍钴铝酸锂(LiNi_(0.8)Co_(0.15)Al_(0.05)O_2)正极电池更适合于储能领域。     

军用航空应急起动电源设计与实现

目前,国内军用航空应急起动电源多采用镉镍蓄电池组作为储能单元,镉镍电池组存在能量密度较低、成本高、寿命低等缺陷。为了减小航空蓄电池体积、质量,提升航空应急起动电源性能,提出了一种基于钛酸锂电池模组的航空应急起动电源系统设计方案,组装了一套34 Ah的钛酸锂电池模组替换原有的航空镉镍电池组,并且通过实验对比了钛酸锂电池组与镉镍电池组在常温与低温下大倍率放电性能。针对钛酸锂电池模组,研发了一套电池管理系统,实现了15 kW钛酸锂电池组军用航空应急起动电源的样机设计。     

基于Simscape的动力锂离子电池的建模与仿真

随着电动车的普及,动力锂离子电池的研究受到人们的重视,建立精确的锂离子电池模型对动力锂离子电池的研究至关重要。采用锂离子电池的等效电路模型,利用Simulink的Simscape模块搭建电池的模型。在模型中运用安时计量法对锂离子电池的SOC进行估算,对动力锂离子电池模型在不同工作情况下进行仿真分析。所建锂离子电池模型可集成到电动汽车整车系统等大系统模型及其仿真分析中,节约研发成本。     

基于气体在线监测的磷酸铁锂储能电池模组过充热失控特性

磷酸铁锂储能电池的热失控预警是其大规模推广应用急需解决的问题。首先分析了磷酸铁锂电池热失控产气机理,以硬壳磷酸铁锂电池模组和软包磷酸铁锂电池模组作为试验对象,分别由32块单体电池4并8串组成和72块软包单体电池6并12串组成,搭建与真实储能舱环境一致的试验平台。通过恒流过充的方式研究硬壳和软包磷酸铁锂电池模组过充至热失控的全过程,并采用可见光摄像头、气体探测器、红外监控系统进行全方位的产气在线监测。试验结果表明:磷酸铁锂电池过充至热失控燃烧是一个渐变的过程,并不是突变的;硬壳磷酸铁锂电池和软包磷酸铁锂电池过充热失控特性存在差异,但产气类型及气体质量浓度变化趋势基本一致;磷酸铁锂电池热失控各阶段反应现象与气体的质量浓度变化存在相互联系,可将H2、CO、CO2作为一级预警,HCl、HF作为二级预警,通过监测气体质量浓度变化,在过充的早期阶段做好应对措施,避免储能电池进一步热失控燃烧。研究结果可为磷酸铁锂储能电站的预警和消防提供有效的理论和试验支撑。     

变电站直流系统铅酸电池内阻在线测量方法

针对变电站直流系统电池内阻在线精确测量的困难,提出活化时进行瞬时大电流放电来测试内阻的方法。针对宝鸡眉县潼关寨110 k V变电站,研制变电站直流系统阀控式铅酸电池内阻在线测量仪器。与基于交流法的手持式测试仪相比,提出的电池内阻测量方法对内阻多次测量结果的标准差更小、重复性好,结果更稳定。     

GFM铅蓄电池的运行维护

GFM（固定型阀控式密封）铅蓄电池是直流系统不间断供电的重要设备。然而,如果对蓄电池运行维护不到位,就会引起电池提前老化,造成容量损失,缩短寿命,影响整个电力系统安全。通过处理六安某县公司110kV变电站一起蓄电池故障,结合工作实际分析总结出蓄电池运行维护要点,从而提高整个直流系统安全可靠性。