
【丹东理士蓄电池总代理/生产厂家】
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胶体电池与铅酸电池的区别
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再谈热电联产的节能
摘要:热电联产能够有效节约能源改善环境质量,是国内外工程界人士所共知的常识。在热电专委会出版“61个热电厂2004年2005年实际经营情况报告分析”后,有人针对报告中一些热电厂供电煤耗偏高的情况,提出中小热电厂不节能,应以大机组取代。本文将对热电厂的实际运行情况进行中小热电厂的节能分析。
关键词:热电联产 节能
前言
]2004年前后,我国煤炭价格涨幅很大,很多热电企业出现亏损。国家能源领导小组办公室政策组为摸清我国热电企业的实际情况,利用热电专委会在杭州召开“内部挖潜,节能降耗,提高热电厂综合经济效益经验交流会”的时机制定了“热电企业调查表”会后我们根据收到的回执表,汇总分析提出了“61个热电厂2004年2005年实际经营情况报告分析”供领导部门和研究单位参考。
有的单位人员,针对报告中一些热电厂供电煤耗偏高的情况,提出“中小热电厂不节能,应以大机组取代,这些热电厂也应列为关停对象”。我们认为这种观点是片面的。众所周知热电厂有电与热两种产品,看一个热电厂是否节能要看电与热两种产品,要全面分析。
一、 全国热电机组的供热节能
根据中国电力企业联合会编制的《2004年电力工业统计资料提要》,我国2004年热电联产的情况为
单机6000千瓦及以上供热机组装机容量4813.68万千瓦
单机6000千瓦及以上供热机组年供热量165736.5万吉焦
单机6000千瓦及以上供热机组供热标煤耗率40.22公斤/吉焦
集中供热锅炉的供热标煤耗率55公斤/吉焦(相当于锅炉效率61%)
《节能中长期专项规划》中确定的十大重点节能工程之一“燃煤工业锅炉改造工程”提出我国燃煤工业锅炉平均运行效率为60~65%。
我国热电联产由于供热的年节煤量为:165736.5万吉焦(55-40.22)=2449.58万吨
我国统计部门不统计供热节煤量,电力系统也不管供热,建设部也是管城镇居民采暖,而供热节煤又分散在全国各地,分布在全国的供热大市场,因而不被重视和”发现”.但这确是不容忽视的事实。
我国热电机组的年发电量,统计部门不单独列项,没有热化发电量统计(前苏联有此统计),归在火力发电大盘子里。为便于分析我们假设2004年全国热电机组的年利用小时为5000小时,(2004年我国火电机组利用小时为5991小时)则全国热电机组的年发电量为
4813.68万千瓦×5000小时=24068400万kwh
(占全国当年发电量的10.97%占全国当年火力发电量的13.30%)
由于热电机组供热节煤2449.58万吨
将使热电厂的发电标煤耗率降低
2449.58万吨/24068400万kwh=0.000102吨/kwh=102g/kwh
2004年全国火力发电量18103.8亿kwh
由于热电机组供热节煤2449.58万吨
将使全国火力发电的标煤耗率降低
2449.58万吨/18103.8亿kwh =13.53 g/kwh
也可以理解为:2004年我国电力工业如果不是全国热电机组在供热方面的节能,将使我国火力发电的供电标煤耗率不是376g/kwh而是389.53 g/kwh,因而热电机组的节能贡献,功不可没。
今年热电专委会主任委员周小谦同志(国家电网公司顾问)到日本考察时了解到:日本海外电力调查会2004年海外电气事业统计显示,中国2002年电厂的热效率为40.36%(我国中国电力企业联合会公布的热效率为35.12%)仅低于日本的41%,远高于美国的33.1%,这得益于热电联产机组的贡献。(我国热电机组在火力发电厂中的比重高于美国和日本),日本人把我国热电联产在电力工业中的八作用,比我们自己一些负责人看的还清楚。应当深思。
二61个热电厂的节能分析
有人认为61个热电厂中,很多厂的供电标煤耗率高于目前30万千瓦凝汽机组的供电标煤耗因而是不节能的,应该淘汰。我们认为拿我国目前的热电机组和30万千瓦的大型火电机组来对比,本身就是不科学的。我国历来强调“以热定电”,按热负荷的大小来选择供热机组的容量。由于供热距离不可能太远,因而多数热电厂不能用大机组。据2003年中国电力企业联合会编制的“电力工业统计资料汇编”机组分类资料,2003年我国单机6000千瓦及以上供热机组共2121台,4369.18万千瓦。其中单机5万千瓦以下的中小供热机组共1859台,占87.65%容量2099万千瓦,占48.04%,对我国热电领域来讲,中小热电机组占半壁河山,是不容忽视的节能与环保方面的主力军。拿单机5万千瓦以下的中小机组来和30万千瓦的大机组来对比显然是不合理的。
我国火力发电厂一般建在煤矿附近或铁路的要道附近,因而要远距离输电。2004年我国的输电线损7.55%,而热电厂则建在城市近郊,靠近热用户,甚至与热用户只一墙之隔,因而没有或很少输电损失。火力发电厂输电到城市郊区还要经过复杂的配电系统才能将电力送至千家万户,而热电厂输送热力到热力用户也要有热损失,我们假设火力发电的配电损失与热电厂的输热损失相当,因而认为热电厂的供电标煤耗率应与当年火电发电的供电标煤加上输电线损来对比,看是否节约能。
供电标煤耗率应为376×1.0755=404。388g/kwh以此来与61个热电厂的实际供电标煤耗率相比较,61个热电厂中有22个热电厂的实际供电标煤耗率低于上述值,属于供电节煤,占36%。
61个热电厂中有56个热电厂的实际供热标煤耗率低于集中供热锅炉的供热标煤耗率,属于供热节煤,占91。8%(有几个提热电厂填报的供热标煤耗率过高,高达65~87kg/GJ,估计为计算错误)。
由于时间关系,不可能认真核对每个热电厂的供电、供热标煤耗率,其中必有些单位计算出错,但有一点我们认为是肯定的,多数的中小热电厂,只要有一定的基本热负荷,年总热效率和热电比,符合国家要求,核算供电与供热标煤耗,总是节能的。但是也不排除,个别热电厂热负荷过小,偏离设计值过大,热化循环发电量过少,大部时间凝汽发电,导致发电供热都不节煤,此类热电厂在市场经济发展的今天,是没有出路的,应该淘汰。有的热电厂装有5台抽汽机,而热负荷又很少,经常凝汽发电,形成小火电,理所当然被列入清理对象。因而我们认为对热电厂进行能源审计是合理的。
所以我们要求领导部门要全面看待中小热电厂的节能。热电厂有两种产品--电与热,要客观而全面看待热电厂的节能。建设热电厂主要目的是为取代周边的小锅炉,发展集中供热而不是为了多发电。关闭中小热电厂,工业用户用电,可以由大电力系统供电,在电力过剩时期,拿小厂开刀也有一定道理,但企业用热如何解决?总不能叫用热企业和中小热电厂一同关闭,如果是这相当样,首先站出来反对的是各城市的市长,将引发各地的社会生活混乱,后果不堪设想。叫中小热电厂关门,企业维持生产势必迫使各单位自建小锅炉,烟囱林立,乌烟瘴气的灰暗时代又将重现,这样力争执政为民的决策者将成为历史的罪人,切不可轻举妄动造成大错。
比较项目 dryfit胶体结构 AGM玻璃棉吸附式 电池结构 电解液固定方式 电解液由气体二氧化硅及多种添加剂 以胶体形式固定.注入时为液态,可充 满电池内的所有空间。 电解液被吸附在多孔的玻璃棉隔 是不饱和状态。 电解液量 与富液式电池相同 比富液式或胶体蓄电池的 电解液比重 与富液式相同,平均1.42g/1,对极板 腐蚀较轻,电池寿命长。 比富液式胶体电池电解液比 1.28-1.31g/1,对极板腐蚀较 命短。 正极板结构 可制成管式或涂膏式 只能制成涂膏式 极柱密封方式 多层耐酸橡胶圈滑动式密封,保证了使用寿命后期极群生长时的密封,阳光公司专利技术。 迷宫式树脂灌注密封无法满足后 的极柱密封,甚至导致电板栅合金 铅钙锡无锑多元合金,管式正极板管芯可采用 高压压铸工艺生产,晶格细小均匀,耐腐蚀性 好,电池的使用寿命长。 有的公司采用含镉含锑合金,锑可度,延长电池的循环寿命,但电池高,镉合金的循环回收对环境 气阀 阳光公司独有的伞式低压灵敏气阀 本森式高压气阀,灵敏 性能差别 浮充性能 由于电解液比重低,浮充电压相对也比较低另外胶体的散热性也远优于玻璃棉,绝无热失控 事故,浮充寿命长。 浮充电压相对较高,浮充电流大合反应产生大量的热量,玻璃棉隔 力差,热失控故障时有 循环性能 特殊的含磷酸胶体和含锡正极板合金,电池的 循环性能和深放电恢复能力优越。 由于玻璃隔板微孔孔径较大,深放 重降低,硫酸铅溶解度增大,沉积物质会形成枝晶短路,进而导致 止。 自放电 由于选用的材料纯度高,电解液比重低,电池 的自放电率为0.05-0.06%/天,电池常温下可 储存二年无须补充充电。 每月3-5%,存放期超过6个 电。 氧再化合效率 使用初期再化合效率较低,但运行数月后,再 化合效率可达95%以上。 由于隔板的不饱和和空隙提供了通道,再化合效率较高,但其浮充 热量也较高,因而导致热失电解液的层化 硫酸被胶体均匀地固化分布,绝无浓度层化问 题,电池可竖直或水平任意放置。 玻璃纤维的毛细性能无法完全克化问题电池的高度受限制,因而大 板电池只能水平放置 气体释出 按照厂家规定的浮充电压进行浮充,两种电池的气体释放出量基本相等。

BMS由控制单元,测量模块,相关软件和辅助部件构成,一个控制单元可接入多个测量模块,完成对不同只数和不同电压的多组蓄电池的监测管理。控制单元用于数据传输,数据处理及人机界面控制,具有RS-232连机接口和RS-485远程(集中)管理接口,测量模块控制接口,操作键盘,显示面板,声光报警及报警输出控制接点。控制单元实时显示电池数据,智能分析数据,对异常的电池运行情况进行及时报警。
测量模块用于蓄电池数据的巡检,内置CPU独立高速工作,除进行常规电压,电流,温度等测量外,与内阻测试模块连接后可准确在线测试电池内阻。测量模块安装在电池附近,与控制模块之间通讯连接,方便现场接线安装。
系统的参数设置
BMS系统作为一个完整的监测系统,首先应该通用于直流220V系统,直流110V系统,直流48V系统,以及直流24V系统,设计时便考虑了其通用性,主监控模块和内阻检测模块是通用的,对于不同的系统,只需要增添数量不同的采集模块,同时,设定每一个采集模块的电池采样数量。因此,系统需要设定如下系统参数和报警参数:
1)采集模块数量
2)采集电池数量最少的采集模块的电池采集个数
3)后台通讯地址设置
4)后台通讯波特率设置
5)电池组浮充电压上下限
6)单电池浮充电压上下限
7)内阻阈值
8)容量报警
9)过流报警
10)温度异常
其中前四项为系统设定,后六项为报警设定。
电压,电流巡检与数据分析
最初的电池监测装置只是检测电池组的端电压,电流和温度,并将检测数据与设定的上下限比较,给出报警提示。电池巡检仪可以对每一个电池单体进行电压测量,并对浮充电压超限报警。
大多数电池厂家的技术人员将电压测量放在首位,对于处在浮充状态的电池,其浮充电压的细微差别可体现电池的荷电状态,能判断电池的严重失效,因浮充电流很小,电池之间的性能差异(以容量差异为主)很难表现出来。BMS对电池的完整工作过程进行监测,实时测量在充电,浮充,放电的不同状态下的电压,电流,并采用不同的数据处理方法,以提高数据分析的准确性。
浮充电压与温度的关系可按生产厂家提供的斜率进行补偿。
VF=V0 k(T-T0)
一般情况下k=3~5mV。
剩余容量计算
试图通过某种方法在线测得电池的实际保有容量一直是电池用户最迫切的希望,但到目前为止,还没有这样的方法或算法。有些介绍用电池内阻来计算保有容量的资料或产品广告,但实际使用起来数据的对应关系并不严格,内阻只能用于区别电池容量的大幅度变化。尤其是利用电池内阻的相对变化可以准确预报电池落后。
当电池处于放电工作时,对于很多场合都需要知道电池的剩余容量及供电时间,根据电池的额定容量和放电电流的监测,不难实时计算出剩余容量,假定负载相对稳定,则换算出供电时间。一般情况下,电池制造厂都给出在不同放电信倍率下的电池容量。
用最小二乘法根据电池厂家提供的在不同倍率下的放电容量,可以简化地用二次曲线来表示电流和容量之间的关系,分别求得a,b,c:
电池运行事件记录
BMS的另一方面重要作用记录运行数据,以便在电池出现故障时进行追踪,确定是由于电池质量的原因还是不正常的使用所造成的。对于长时间的连续运行,要记录所有的数据不仅对硬件要求高,也没有实际意义。BMS设计有事件产生器,依据事件产生规则将电池正常运行情况以事件形式存储,大幅减小数据量,而且方便查询管理。主要包括:
1)浮充电压过高,过低
2)充电电流过大
3)放电电流过大
4)工作温度过高,过低
5)内阻变化
6)深度放电
事件记录当时的数据和持续时间。对于电力系统的电池运行特点,要求事件产生规则有较强的鲁棒性,可以屏蔽合闸冲击和测量*。
如果电池组中存在个别落后电池,则放电容量由最差的电池决定。
远程管理
随着无人值守变电站的推广,电池的在线监测更加必要。电池监测设备可以和集中监控系统联机,通过远程管理软件可以查看电池的当前运行状况和所记录的历史运行事件,及时得知监测过程发出的报警信息,决定是否派人维护,也可以通过远程遥控进行更深一步的测试。
实测数据分析
通过对六只不同容量不同电压等级的电池进行测试比较,其中标准内阻采用日本进口单电池内阻测试仪,标准电压采用0.1级标准数字万用表测试。在线测量由BMS电池巡检仪测的,具体数据如下(内阻单位为毫欧,电压单位为伏):
通过测试分析,BMS电池巡检仪测试准确,精度高,完全能胜任蓄电池系统的在线监测。
四,小结
蓄电池是电源系统的核心部分,增加相应的有效监测设备,一方面能保证电池工作在合理的条件下,延长电池的浮充使用寿命;更重要的是在电池完全失效前能够采取措施,避免在停电后才发现电池问题。
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