南昌恒力蓄电池代理

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  1.概述

大型石油化工企业的显著特点是原料及产品绝大多数为易燃、易爆、有毒、腐蚀性强的物质：生产工艺连续性强，自动化程度高，技术复杂，设备种类繁多，稍有不慎就可能发生破坏性很大的事故。因此石化企业对提供可靠电源保障的UPS供电系统的可靠性、连续性和安全性要求很高。

UPS供电系统在各行业数据中心中起到重要的电源保障作用，要为负载提供不间断的供电，就必须具有电能储存的功能。因此，蓄电池成为UPS供电系统的重要组成部分。而由于蓄电池本身或者管理上的原因，目前有许多UPS故障是由蓄电池引起。因此有必要加强对蓄电池特性的了解，正确选配和使用蓄电池，尽可能地延长蓄电池的使用寿命。同时，如何管理蓄电池成为各个UPS厂家及行业用户重点研究的问题。

以下对目前大型UPS系统广泛采用的阀控式密封铅酸（VRLA）蓄电池在UPS供电系统中的作用、工作原理、配置、选用、安装、维护等方面进行探讨。

2.蓄电池在UPS供电系统中的作用和意义

在UPS供电系统中，蓄电池大多采用免维护蓄电池。蓄电池在UPS供电系统中的主要作用就是储存电能，一旦市电中断，由电池放电供给逆变器，由逆变器将电池释放出的直流电转变为正弦交流电，维持UPS的电源输出，确保负载在一定的时间内正常用电。

在市电正常供电时，电池在整流－充电电路中储存电能，同时对直流电路起到平滑滤波的作用，并在逆变器发生过载时，起到缓冲器的作用。

而在日常工作中，人们往往片面地认为蓄电池是免维护的而不加重视。然而由于对蓄电池的不合理使用，产生了蓄电池的电解液干涸、热失控、早期容量损失、内部短路等问题，进而严重影响到供电系统的可靠性。有资料表明，蓄电池故障而引起UPS主机故障或工作不正常的比例大约为60%。由此可见，加强对UPS电池的正确使用与维护，对延长蓄电池的使用寿命，降低UPS供电系统故障率，有着越来越重要的意义。

3.蓄电池的种类

蓄电池在UPS中已得到广泛的应用，其品种繁多，型号齐全，规格各异，但按其基本性质可以分为酸性电池和碱性电池两大类：

酸性电池：酸性电池的电解液一般是由稀硫酸（H2SO4）或者胶体硫酸构成，极板由铅Pb和过氧化铝PbO2构成，通过化学反应贮存电荷，起到电池储能的作用。

碱性电池：碱性电池的电解液一般是由氢氧化钾KOH或者氢氧化钠NaOH（烧碱）组成。极板由于电池的结构不同而各异。如镉镍电池正极板是氢氧化镍Ni(OH)3，负极板是镉Cd；铁镍电池的正极板是氢氧化镍Ni(OH)3，负极板是铁Fe；银锌电池的正极板是过氧化银Ag2O3，负极板是锌Zn。

4.恒力蓄电池的工作原理

UPS、直流电源设备常用的蓄电池是铅酸蓄电池。传统的铅酸蓄电池是开口式结构，电池在使用过程中，有氢气和氧气以及酸雾逸出，不仅污染环境还具有危险性，维护时需要加水、加酸，已逐渐被市场淘汰。现在UPS供电系统中蓄电池大多采用阀控式密封铅酸（VRLA）蓄电池。阀控式铅酸蓄电池的主要优点是在充电时正极板上产生的氧气，通过再化合反应在负极板上还原成水，使用时在规定浮充寿命期内不必加水维护，所以又称为免维护铅酸蓄电池。可见，免维护只是与普通蓄电池相比，运行中免去了添加纯水或蒸馏水，调整电解液液面的项目，并非免去一切维护工作。

阀控式密封铅酸蓄电池的工作原理，基本上沿袭于传统的铅酸蓄电池，其正极活性物质是二氧化铅（PbO2），负极活性物质是海绵状铅（Pb），电解液是稀硫酸（H2SO4），其电极反应方程式如下：

PbO2+2H2SO4+Pb≈2PbSO4+2H2O

5.两种阀控式密封铅酸蓄电池比较

目前阀控式密封铅酸蓄电池主要有两类，即玻璃纤维隔板阴极吸收式密封铅蓄电池（如GNB、霍克电池）和硅凝胶密封铅蓄电池（如德国的阳光电池）。

两种电池极板相同：正极板栅采用铅钙锡铝四元合金或低锑多元合金，负极板栅采用铅钙锡铝四元合金。并使用紧装配和贫液设计，在电池的上盖中设置了一个单向的安全阀。由于采用无锑的铅钙锡铝四元合金，提高了负极析氢过电位，从而抑制氢气的析出，同时，采用特制安全阀使电池保持一定的内压。

两种电池隔板不同：即分别采用超细玻璃纤维棉（AGM）隔板和硅凝胶二种不同方式来“固定”硫酸电解液。它们都是利用阴极吸收原理使电池得以密封的，但给正极析出的氧气到达负极提供的通道是不同的。对AGM密封铅酸蓄电池而言，AGM隔膜中虽然保持了电池的大部分电解液，但必须使10%的隔膜孔隙中不进入电解液。正极生成的氧气就是通过这部分孔隙到达负极而被负极吸收的。对胶体密封铅酸蓄电池而言，电池内的硅凝胶是以SiO2质点作为骨架构成的三维多孔网状结构，它将电解液包藏在里边。电池灌注的硅溶胶变成凝胶后，骨架要进一步收缩，使凝胶出现裂缝贯穿于正负极板之间，给正极析出的氧气提供了到达负极的通道。

由此看出，两种电池的区别就在于电解液的“固定”方式和提供氧气到达负极通道的方式有所不同，因而两种电池的性能也各有千秋。

6.UPS供电系统中蓄电池的配置和选择

在UPS供电系统中，可以说蓄电池是这个系统的支柱。没有蓄电池的UPS只能称做稳压稳频电源。UPS之所以能实现不间断供电，就是因为有了蓄电池。在设计UPS时，首先应考虑选择什么型号的蓄电池，即蓄电池的额定电压、额定容量及应由多少节蓄电池组合等。

（1）蓄电池的额定容量选择

由于蓄电池的实际可使用容量与放电电流大小、系统电压、放电时间、蓄电池工作环境温度、蓄电池储存时间的长短、负载种类和特性等因素密切相关。蓄电池的容量一般是指在20°C，以20h放电率放电到1.75V／单体时，蓄电池输出的功率数（W）。

(2)蓄电池的指标选择

内阻：应选择内阻小的蓄电池，这样才能持续大电流放电。如果内阻较大，在充放电过程中功耗加大，使蓄电池发烫。

浮充电压：在相同温度下，浮充电压值高意味着储能量大，质量差的蓄电池浮充电压值一般较小。蓄电池浮充电压值在不同的温度时应进行修正。

在大中型（几kVA-几千kVA）UPS中采用2V单体系列蓄电池，避免采用小容量组合蓄电池进行混联。

7.蓄电池的使用和维护

7.1VRLA蓄电池的运行环境与安装

作为备用蓄电池，蓄电池平时都处于浮充状态，此时蓄电池内部仍进行着复杂的能量转换。浮充过程中所用的电能基本上转换为热能。因此要求蓄电池所处的环境应有良好的通风散热能力或有空调设备。

电池尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方，并要避免受到阳光、加热或辐射热源的影响，让电池有一个良好的工作、储存环境。

蓄电池一般应在5℃～35℃范围内进行充电，低于5℃或高于35℃都会降低寿命，充电的设定电压应在指定范围内，如超出指定范围将造成蓄电池损坏、容量降低、寿命缩短。

族化合物半导体
族化合物半导体太阳能电池特征如下：
(1) 高效率：已知太阳能电池的光电转换理论效率，与半导体的禁制带宽有关。与太阳光光谱整合点来看，有1.4~1.5eV 左右禁制带宽的半导体，适合高效率太阳电池材料。与禁制带宽为1.1eV 的Si比较，1.41eV的GaAs，1.35eV 的InP或1.44eV 的CdTe 有较高效率。
(2) 适合薄膜化：因为Si为间接迁移型能阶构造，光吸收系数小，为吸收充足的太阳光，如图7所示，需要100μm以上的厚度，而化合物半导体多为直接迁移型，光吸收系数大，有数μm 的厚度，即可有充分的效率。对于太阳电池薄膜化，可节省材料与电力。
(3) 可耐放射线损伤：一般动作领域浅与直接迁移型的故，少数单体扩散长度也短，耐放射线佳。因此，如Ⅲ-V 族化合物太阳电池，更适合太空用途。
(4) 高集光动作：比Si的禁制带幅还要宽的化合物半导体，在高温动作时，暗电流的变化较小，故太阳电池效率的降低较小，如图8所示。因此，集光动作时温度的影响较小，可以比Si 结晶的太阳电池有1000 倍以上的高集光动作。
(5) 各种半导体的组合，可使波长感度的带宽域化，可期待高效率化。族化合物半导体，可以达到30-40％的超高效率，这种太阳能电池的第二代有较小单位面积，但却拥有超高效率的特性，已在专业实验室中获得证实，例如磷化镓铟（GaInp）/砷化镓（GaAs）已可得到将近30％的效率。而就所知，利用聚光方式可使太阳能电池的转换效率再向上提升，例如把砷化镓（GaAs）/锡化镓（GaSn）迭层起来，太阳能电池在聚光下的转换效率也可高达35.8％，这是目前世界上所得到最高转换效率的太阳能电池。

            图7 Si及GaAs太阳能电池理论效率与膜厚，粒径关系

         图8 化合物半导体的光电池转换效率
3.4 薄膜型太阳能电池
薄膜型太阳能电池由于使用材料较少，就每一模块的成本而言比起堆积型太阳能电池有着明显的减少，制造程序上所需的能量也较堆积型太阳能电池来的小，它同时也拥有整合型式的连接模块，如此一来便可省下了独立模块所需在固定和内部连接的成本。未来薄膜型太阳能电池将可能会取代现今一般常用硅太阳能电池，而成为市场主流。
       非晶硅太阳能电池与单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池的最主要差异是材料的不同，单晶硅太阳能电池或多晶硅太阳能电池的材料都疏，而非晶硅太阳能电池的材料则是SiH4，因为材料的不同而使非晶硅太阳能电池的构造与晶硅太阳能电池稍有不同。

 如今在能源高消耗与环境高污染化的双重压力下，节能环保已成为越来越鲜明的主题，绿色也必将成为下一个引领经济的主角。大力推进节能环保新技术的开发与应用，对实现社会的绿色生态文明以及可持续发展具有重要的历史意义。铅酸电瓶修复技术便是众多节能环保新技术当中的一支潜力股。

     随着铅酸电瓶市场占有率的不断增加，其在生产、回收过程中存在大量的能源消耗以及电瓶报废所带来的严重环境污染等问题日益严峻，在电动车的成本构成当中，电瓶占了很大一部分，如果电瓶的寿命过短需要更换，就会大大增加用车的成本，从而使电动车的使用成本低的优势荡然无存。可以说电瓶的健康与否关系到消费者的切身利益、牵动着消费者敏感的神经。如何修复老化铅酸电瓶、怎样提高电瓶的使用效率与使用寿命则成为了人们共同关注的重点。

     专家表明，导致铅酸电瓶性能衰减与提前报废的主要原因在于电瓶使用过程中内部生成硫酸铅结晶并覆盖极板表面，致使电瓶内阻增大，蓄电量降低，最终促使电瓶寿命提前终结。
就像人会有些头疼脑热、伤风感冒一样，电瓶在使用过程中也会出现一些问题，虽然不致命却会缩短电池寿命，定期使用电瓶修复仪对电瓶进行检测和检修复，能最大程度的促使电瓶处于最佳状态。
    实践证明，利用铅酸电瓶修复技术可以真正做到延长电瓶使用寿命，有效提高电瓶使用效率，节约电瓶使用成本、减少报废电瓶增加以及铅、稀硫酸等废弃物以及CO2的排放、保护珍贵的资源，电瓶修复技术是一种适应社会、可持续发展的新一代节能环保新技术。
    作为铅酸电瓶修复行业的的领军企业，北京国大联创将铅酸电瓶修复技术推广至全国，并坚持在行业领域内不断开拓创新，立志为环境与投资者实现双赢而贡献力量。
       SiH4 最大的优点为吸光效果及光导效果都很好，但其电气特性类似绝缘体，与硅的半导体特性相差甚远，因此最初认为SiH4 是不适合的材料。但在1970年代科学家克服了这个问题，不久后美国的RCA制造出第一个非晶硅太阳能电池。虽然SiH4 吸光效果及光导效果都很好，但由于其结晶构造比多晶硅太阳能电池差，所以悬浮键的问题比多晶硅太阳能电池还严重，自由电子与电洞复合的速率非常快；此外 SiH4 的结晶构造不规则会阻碍电子与电洞的移动使得扩散范围变短。基于以上两个因素，因此当光照射在SiH4上产生电子电洞对后，必须尽快将电子与电洞分离，才能有效产生光电效应。所以非晶硅太阳能电池大多做得很薄，以减少自由电子与电洞复合。由于SiH4的吸光效果很好，虽然非晶硅太阳能电池做得很薄，仍然可以吸收大部分的光。

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（王浩为你服务）

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