南宁冠军蓄电池

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什么是胶体电池？什么是硅能电池？胶体电池与常规铅酸蓄电池有什么区别？       众所周知，铅酸电池的极板硫酸盐化是个老技术难题。传统铅酸蓄电池采用硫酸液为电解质，在生产、使用和废弃过程中，对自然环境造成毁坏性的污染，成为这种产品发展的致命伤。        胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类，最简单的做法，是在硫酸中添加胶凝剂，使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。     广义而言，胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。例如非凝固态的水性胶体，从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子材料，俗称陶瓷板栅，亦可视作胶体电池的应用特色。近期已有实验室在极板配方中添加一种靶向偶联剂，大大提高了极板活性物质的反应利用率，据非公开资料表明可达到70wh/kg的重量比能量水平，这些都是现阶段工业实践及有待工业化的胶体电池的应用范例。     胶体电池与常规铅酸电池的区别，从最初理解的电解质胶凝，进一步发展至电解质基础结构的电化学特性研究，以及在板栅和活性物质中的应用推广。其最重要的特点为：用较小的工业代价，沿已有150年历史的铅酸电池工业路子制造出更优质的电池，其放电曲线平直，拐点高，比能量特别是比功率要比常规铅酸电池大20%以上，寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右，高温及低温特性要好得多。      胶体电池的性能和特点：密封结构，电液凝胶，无渗漏；充放电无酸雾、无污染，是国家大力推广应用的环保产品；容量高，与同级铅酸电池相比增加10-20%容量；充电接收能力强；自放电小，耐存放；过放电恢复性能好，大电流放电容量比铅酸电池增加30%以上；低温性能好，满足-30℃至-50℃起动电流要求；高温特性稳定，满足65℃甚至更高温环境使用要求；循环使用寿命长，可达到800-1500充放次；单位容量工业成本低于铅酸电池，经济效益高。       硅能蓄电池采用液态低钢硅盐化成液替代硫酸液作电解质，生产过程不会产生腐蚀性气体，实现了制造过程、使用过程以及废弃物均无污染，从根本上解决了传统铅酸蓄电池的主要特点。该电池的能量特性、使用寿命等各项性能，均大大优于目前国内外普遍使用的铅酸蓄电池，并克服了铅酸蓄电池不能大电流充放电等缺点。其大电流放电和耐低温领域优点突出，而大电流放电正是动力电池所必备的基本条件。这种蓄电池在获得巨大、持久电能的同时，从根本上改变了传统铅酸蓄电池严重污染环境的弊病，其比能量特性、大电流放电特性、快速充电特性、低温特性、使用寿命及环保性能等各项性能，均大大优于目前国内外普遍使用的铅酸蓄电池。同时还克服了铅酸蓄电池不能大电流充放电等缺点，其大电流放电和耐低温优点突出。与其它多种改良的铅酸蓄电池比较，硅能蓄电池电解质改型带来的产品性能进步明显，专家一致认为它掀起了电解质环保和制造业环保的新概念，完全顺应21世纪工业发展的根本潮流，是蓄电池技术的标志性进步之一。
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能量管理系统——EMS应用分析

摘  要：能量管理系统(EMS)是一套大型计算机应用软件，在传统的垂直一体化的电力系统中，其主要的功能模块有数据采集与监视(SCADA)、负荷预测、自动发电控制(AGC)、网络分析(NA)、在线经济调度、预想事故与潮流分析、发电与输电计划、开断计划等。本文在简要概述能量管理系统(EMS)发展历史及其应用软件的基础上，以SE-9000系统为实例对能量管理系统（EMS）应用进行分析。 
    关键词：能量管理系统；EMS；应用软件；SE-9000 
    1能量管理系统EMS的发展概述 
    电力系统自动化经历了“元件自动化”、“局部自动化”、“单一岛自动化”到“综合自动化(EMS)”的发展阶段，能量管理系统将各个自动化孤岛连接成为一个有机的整体。20世纪60年代提出的在线安全分析的急迫性，促进了能量管理系统的诞生；20世纪80年代频繁出现的大型电力系统电压崩溃事故，使EMS的重要性更为突出；20世纪90年代以来实行的电力市场，使电力系统的运营从垄断走向开放、走向市场，：EMS的功能子模块重新面临技术改造和补充完善的严峻挑战，突出表现在实时电价计算、最大输电能力计算、输电路径优化、输电费用计算、输电服务预调度和实时调度等。 
    能量管理系统的开发和应用可大致划分为四个阶段，如表1所示。 
    2能量管理系统EMS主要应用软件 
    根据各主要软件的功能及用途，可将EMS划分为五大类别：发电控制类、发电计划类、网络分析类、调度员培训模拟类、市场交易与管理类。 
    2.1发电控制类软件 
    这类软件主要由自动发电控制、发电成本分析、交换计划评估和机组计划组成。 
    ①自动发电控制(AGC)。自动发电控制是一项成熟的技术，它有40多年的历史而且已经由模拟系统发展到数字系统，由线形反馈控制发展到最优控制。自动发电控制的基本功能包括：负荷频率控制，维持系统频率(50Hz)或／和维持区域间联络线交换功率为计划值；经济调度，确定各机组的经济基准运行点；系统备用容量监视；AGC系统性能监视。 
    ②发电成本分析。在垄断体制下，该软件模块将定期给出每台机组及各区域总的生产成本。在电力市场环境下，每个发电厂都将成为独立发电运营商(IPP)，电网调度或交易中心在分析单个电厂成本及报价的同时，应当把握信息公开的范围和尺度，做好部分信息的保密工作。 
    ③交换计划评估和机组计划。前者对发电交换计划的结果进行评估和AGC再校正，后者确定机组的基点功率计划和减出力计划等。 
    2.2发电计划类软件 
    发电计划类软件主要包括负荷预测、机组组合、水电计划、交换计划、火电计划等。在电力市场机制下，负荷预测应该引入电价弹性的理念；机组组合应该充分考虑不同机组在负荷曲线上的位置及其预期的报价盈利水平；交换计划应该满足购电和买电双方交易的利益均分原则；火电计划应兼顾绿色能源和环境保护的需要。 
    机组组合是在满足系统负荷、备用容量、机组容量、最小启动时间和最小停机时间等约束条件下，考虑机组启动费用和发电费用特性，确定系统各区域的电厂、机组次日规定时段的开停机计划，使一定周期内的总费用最小。但在计划经济体制下，人为干预和不确定性因素太多，很难自动实现。在电力市场中，报价面前人人平等，实现机组组合反而容易了。虽然机组组合功能是在交易管理系统中，目标函数不同了，但其基本算法并没有根本改变，原来的基础和经验仍然有效。 
    2.3网络分析类软件

网络分析类软件主要由网络拓扑、状态估计、外部网络等值、调度员潮流、安全约束调度、最优潮流、静态安全分析、暂态安全分析、电压稳定分析、无功优化、短路计算等。 
    网络拓扑和外部等值是EMS应用软件中最基本的功能。拓扑分析的作用在于将网络的物理模型实时转化为计算的数学模型，根据数据采集与监视系统中断路器和隔离开关的信息确定电网的电气连接状态，并将网络的物理模型转换为数学计算模型；外部等值(有静态和动态等值之分)的作用是简化计算，提高求解速度。它是对调度范围或计算范围以外的网络进行简化，以便考虑这部分网络对本区域电网的影响。两者作为公共模块广泛应用于状态估计、调度员潮流、安全分析、无功优化等程序中。 
    静态安全分析的作用在于，对多种给定运行方式进行预想事故分析，模拟元件或线路越限或开断故障，找出薄弱环节，评估整个系统的静态安全水平。当发现有危及系统静态安全的预想事故时，调用安全约束调度软件，以系统控制量调整最小或生产费用最低或网损最小为目标函数，提出解除有功、无功、电压越限并使系统进入新的安全状态的对策。 
    暂态安全分析是在给定的或预想的运行方式下，针对预想事故集中的故障或继电保护装置动作情况，判断系统是否会失去暂态稳定并确定故障的最长持续时间。电压稳定性分析可以给出预想运行方式下各个节点的电压稳定性指标、功率极限和临界电压。 
    最优潮流的计算目的是优化电力系统的静态运行条件，通过调节控制变量使目标函数达到最小，实现发电费用最小或购电总成本最低的经济运行目标。无功优化则是在调度员潮流分析基础上，通过改变无功设备，在满足安全约束和电压质量的条件下，使系统的有功总网损达到最小。   
    2.4调度员培训模拟 
    这主要用于培训调度员在正常状态下的操作能力和事故状态下的快速反应能力，也可用作独立系统调度员(ISO)分析电网运行状况的工具。 
    2.5市场交易与管理类 
    这主要包括实时电价计算、最大输电能力计算、输电路径优化、输电费用计算、输电服务预调度和实时调度等软件。这类软件在功能上如何与现有EMS软件整合与分工，有待进一步研究和探索。 
    4实例分析——以SE-9000系统为例 
    电力市场机制给EMS带来了巨大挑战，其主要软件模块在功能和内涵上将发生重大的变化，如SCADA、AGC、负荷预测、机组组合、调度员潮流、安全分析、无功优化、数据库结构、人机界面等。当今主流能量管理系统以SE-9000为典范，SE-9000系统以开放、稳定、实用、先进、功能完善、易维护、易扩充为主要设计目标，在系统设计中进行了图模库一体化、SCADA/PAS/FA设计一体化、人机界面一体化、开发接口一体化、维护一体化一体化设计。 
    4.1软件系统分析  
    SE-9200系统支撑平台是整个系统的核心，平台为各应用子系统提供统一的系统运行管理、数据访问、模块间通信、图形界面、权限管理、告警处理等公共服务，使各应用只需专注于各自业务逻辑的实现，如图1。 
    系统支撑平台可以归纳为集成总线层、数据总线层、公共服务层三层，如图2。集成总线层提供各公共服务之间、各应用子系统以及第三方软件之间规范化的交互机制；数据总线层提供适当的数据访问服务；公共服务层为各应用子系统提供公共服务，如图形界面、报表工具、告警服务等。

在应用软件方面， SE-9000系统的大型软件应用子系统除了包含常规的电网监控子系统外，还集成有集控中心子系统、电网高级应用软件子系统、电量管理子系统、调度管理子系统、配网自动化子系统等。 
    4.2结语 
    通过实际操作应用，SE-9000在操作上比较简单，拥有智能化的系统建模，界面比较人性化；在系统上采用全新的一体化设计，并适合混合平台操作。而且日常维护工作量大大减少，在数据处理上支持ORACLE等商用数据库，保证了其安全性，具有全方位的监视和管理功能。 

1)蓄电池的类型及其优缺点
蓄电池是UPS系统中的一个重要组成部分，它的优劣直接关系到整个UPS系统的可靠程度，然而蓄电池却又是整个UPS系统中平均无故障时间(MTBF）最短的一种器件。如果用户能够正确使用和维护，就能够延长其使用寿命，反之其使用寿命会显著缩短。蓄电池的种类一般分为铅酸电池、铅酸免维护电池及镍镉电池等，他们各自的特点如上图所示。
考虑到负载条件、使用环境、使用寿命及成本等因素，一般选择铅酸免维护蓄电池电池。用户千万不要贪图便宜而选用劣质电池，因为这样做会影响整个系统的可靠性，并可能因此造成更大的损失。
(2)蓄电池的检查
蓄电池都有自放电现象，如果长期放置不用，会使能量损失掉，因此需定期进行充放电。工程技术人员可以通过测量电池开路电压来判断电池的好坏，以12V电池为例，若开路电压高于12.5V，则表示电池储能还有80%以上，若开路电压低于12V，则表示电池储能不到20%，电池已处于"弹尽粮绝"的地步。
免维护电池由于采用吸收式电解液系统，在正常使用时不会产生任何气体，此时电池内压就会增大，会将电池上方的压力阀顶开，严重的会使电池鼓胀、变形、漏夜甚至破裂，这些现象都可以从外观上判断出来，如果发现上述情况应立即更换电池。
(3)使用和保养
虽然免维护电池在使用时不需要人工进行专门的维护工作，但是在使用时还是有一定的要求，如果使用不当会影响电池的使用寿命。影响电池的使用寿命的因素有以下几点：安装、温度、充放电电流、充电电压、放电深度和长期充电等。
●电池安装
电池应尽可能安装在清洁、阴凉、通风、干燥的地方，并要避免受到阳光、加热器或其他辐射热源的影响。电池应立正放置，不可倾斜角度。每个电池之间端子的连接要牢固。
●环境温度
环境温度对电池的影响较大。环境温度过高，会使电池过充产生气体；环境温度过低，则会使电池充电不足着都会影响电池的使用寿命。因此一般要求环境温度在25℃左右。
●充电电流
电池充电电流一般以电池容量C的倍数来表示，举例来讲，如果电池容量C=100Ah，充电电流为0.1C则为0.1×100=10A。铅酸免维护电池的最佳充电电流为0.1C左右,充电电流决不能大于0.3C.充电电流过大或过小都会影响电池的使用寿命.
●充电电压
由于UPS电池属于备用工作方式,市电正常情况下处于充电状态,只有停电时才会放电.为延长电池的使用寿命,充电器一般采用恒压限流方式,电池充满后即转为浮充状态,额定电压为12V的电池,浮充电压设置为13.7V左右.如果充电电压过高会使用电池充电,反之会使电池充电不足.充电电压异常,可能由电池配置错误引起,或因充电器故障造成,因此在安装电池时,电池的规格和数量必需正确,不同规格、不同批号的电池不要混用。外加充电器不要使用质量低劣的，而且安装时要考虑散热问题。
●放电深度
放电深度对电池使用寿命的影响也非常大。电池放电深度越深，其循环使用次数就越少，因此在使用时应避免深度放电。虽然一般都有电池低电压保护功能，一般单节电池放电至10.5V左右时，UPS就会自动关机，但是如果UPS处于轻载放电或空载放电的情况下，也会造成电池的深度放电。在正常使用中，要防止意外情况的发生，例如电池短路。
●定期保养
电池在使用一定时间后应进行定期检查，如观察其外观是否异常、测量各电池的电压是否平均等。如果长期不停电，电池会一直处于充电状态，这样会使电池的活性变差，因此即使不停电，也需要定期进行放电试验，以便使电池保持活性。
放电试验一般可三个月进行一次，做法是UPS带载-最好在50%以上，然后断开市电，使UPS处于电池放电状态。放电持续时间视电池容量而定，一般为几分钟至几十分钟，放电后恢复市电供电，继续对电池充电。