基于铅酸蓄电池储能的大容量应急不间断电源车设计
铅酸电池储能系统方案设计 (有集装箱)
技术方案2014年1月目录1需求分析 (3)2集装箱方案设计 (3)2.1集装箱基本介绍 (3)2.2集装箱的接口特性 (5)2.3系统详细设计方案 (6)2.4集装箱温控方案 (13)3电池组串成组方案 (15)3.1电池组串内部及组间连接方案 (17)3.2系统拓扑图 (18)4蓄电池管理系统(BMS) (19)4.1BMS系统整体构架 (19)4.2BMS系统主要设备介绍 (20)4.3BMS系统保护方式 (23)4.4BMS系统通信方案 (24)1需求分析集装箱式铅酸蓄电池成套设备供货范围包括铅酸蓄电池、附属设备、标准40尺集装箱、备品备件、专用工具和安装附件等。
每个标准40尺集装箱含管式胶体（DOD80 1200次以上）或富液式（DOD80 1400次以上）免维护铅酸蓄电池、电池架及附件、电池管理系统（含外电路）、电池直流汇流设备、设备间的连接电缆及电缆附件（包括铜鼻、螺栓、螺母、弹垫、平垫等）、动力及控制信号接口等。
根据标书要求，综合铅酸电池特性，对于储能系统进行如下设计：每3个标准40尺集装箱承载2MWh，每个集装箱由336只2V1000Ah管式胶体铅酸电池串联而成，电压672V，电池串容量672kWh。
每3个集装箱并联到一台500kWh 储能双向变流器。
三个电池堆的总容量可达2MWh，故本方案中三个集装箱为一单元，每个单元配置一套BMS电池管理系统,可监控每颗单体电池工作情况。
集装箱中另含烟感探头、消防灭火器、加热器、摄像头、温湿度监测等设备，以保证铅酸电池安全稳定的工作环境，实现远程监控。
2集装箱方案设计2.1集装箱基本介绍根据项目要求，同时考虑电池堆的成组方式、集装箱内辅助系统的设计、安装以及日常巡视和检修等各方面，选用40英尺标准集装箱。
外部尺寸： 12192*2438*2591mm 。
本项目共需要42个40英尺标准集装箱。
集装箱设计静态承重60t，最大起吊承重45t。
集装箱的主要任务是将铅酸电池、通讯监控等设备有机的集成到1个标准的40尺集装箱单元中，该标准单元拥有自己独立的供电系统、温度控制系统、隔热系统、阻燃系统、火灾报警系统、电气联锁系统、机械连锁系统、安全逃生系统、应急系统、消防系统等自动控制和安全保障系统。
铅酸蓄电池室设计要点
铅酸蓄电池室设计要点随着互联网应用的飞速发展，也推动了大型数据中心或各类计算机机房建设的步伐。
为保障数据中心和机房IT设备的正常运行，不间断电源（UPS）系统的配置必不可少。
目前，在所有计算机机房和数据中心，给不间断电源系统提供后备电能的主要依靠免维护铅酸蓄电池。
因此，在市电出现异常后，UPS的后备蓄电池正常提供电能就成为数据中心或计算机机房能否安全运行的关键。
目前，数据中心或中大型计算机机房在规划建设时为保证蓄电池正常工作和维护，均设计有单独的电池室为蓄电池安全运行提供保障。
由于铅酸蓄电池是高污染和危险产品，因此国家对它的使用环境及电池室的建设有严格的要求，在设计和施工时要注意以下几个方面。
电池室的承重：机房常用12V100AH的铅酸蓄电池，每节在30公斤左右，中大型机房或数据中心电池数量的配置一般在200节以上，按摆放4层放置40节设计，每平方约1200KG。
这个重量是普通建筑（每平方300~500公斤）无法承受的。
故《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室承重电池室活载荷不低于16KN/米2，约每平方1632KG。
因此，电池房一般选择放在地面或楼板经过特殊加固的房间。
电池室的环境：1、温度：铅酸蓄电池内部为化学物质，环境温度过低时，化学反应速度放缓，电池容量会比额定容量降低。
环境温度过高时，化学反应速度加快，会加速电池老化，减少电池使用寿命。
《通信用阀控式铅酸蓄电池质量标准YD/T799-2010》质量要求电池使用温度20~30℃，《计算机机房设计标准GB50174-2008》要求电池室温度15~25℃。
故建议电池室安装空调，温度设定在20~25℃。
2、通风：铅酸蓄电池在过充电后会产生腐蚀性气体和易燃气体，因此必须安装通风换气装置。
《暖通与通风设计规范GB50019》要求电池房应该单独设置排风系统。
通风装置应采用防爆式电动机。
排风口上沿距屋顶距离不大于10CM.。
《通用用电设备配电设计规范GB50055-2011》规定通风换气量不小于每小时8次。
筑牢安全底线 践行绿色发展 激活数字价值——上海证券交易所数据中心建设与运营实践
——上海证券交易所数据中心建设与运营实践筑牢安全底线 践行绿色发展 激活数字价值绿色低碳和数字化转型已成为国家、行业和上海证券交易所的重要战略，上海证券交易所准确认识数据中心作为行业公共基础设施的定位，在安全运行的基础上，统筹推进绿色低碳发展，探索实践数字化转型，赋能行业高质量发展，完美解答安全和发展这道多选题。
上海上证数据服务有限责任公司总经理洪伟上海上证数据服务有限责任公司总经理 洪伟近年来，数据中心作为“新基建”的七大领域之一，得到了全社会的高度关注，“十四五”规划也明确要加快新基建和数字化发展，优化数据中心建设布局，推动数据中心绿色化、集约化发展。
金融数据中心作为金融行业的关键信息基础设施，是国家重要的战略资源，关系到国家安全、国计民生和公共利益，具有基础性、支撑性、全局性作用，数据中心的安全、稳定运行就成了建设和运营中的重中之重。
作为中国资本市场的重要组成部分，上海证券交易所的业务发展与技术创新离不开安全、高效的数据中心建设，基于打造世界领先交易所的战略目标和服务上海国际金融中心的目标任务，上海证券交易所于2019年建成了新一代金融数据中心——金桥数据中心，为上海证券交易所及中国证券期货行业关键信息系统的安全稳定运行奠定了坚实的基础。
《证券期货业科技发展“十四五”规划》指出“坚持稳字当头，稳中求进”的规划原则，要求以维护资本市场稳定和做好各类风险的防范化解工作为前提，按照资本市场改革发展和“六稳”工作要求，夯实重要金融基础设施，保障信息系统安全稳定运行，积极稳妥推进证券期货业数字化转型，在审慎监管的前提下开展金融科技创新。
作为关键信息基础设施，数据中心的安全与发展是既相互制约又相辅相成的两个方面，如何在保障安全可靠的前提下，有效推进绿色节能发展和数字化转型，是摆在我们面前的一道多选题。
一、全面强化安全底线思维基础设施系统架构直接影响到整个数据中心的安全稳定运行，因此，在规划设计阶段就需要充分考虑到高可靠性的要求，一旦建成投产，后续很难再改造升级。
铅酸蓄电池的设计
目录第一章绪论 ..................................................................................................................... - 1 -1.1铅酸蓄电池简介............................................................................................................ - 1 -1.1.1概述..................................................................................................................... - 1 -1.1.2铅蓄电池发展史 ............................................................................................ - 1 -1.1.3铅酸蓄电池基本结构及基本术语............................................................... - 2 -1.1.4铅酸电池的工作原理......................................................................................... - 3 -1.1.5 VRLA氧复合原理 ............................................................................................ - 5 -1.1.6铅酸电池的分类................................................................................................. - 6 -1.2我国铅酸蓄电池产业.................................................................................................... - 6 -1.2.1 我国铅酸蓄电池行业现状................................................................................ - 6 -1.2.2 铅酸蓄电池产业发展前景.............................................................................. - 7 -1.2.3我国蓄电池产业面临的问题......................................................................... - 10 - 第二章电池设计................................................................................................................ - 11 -2.1电池容量...................................................................................................................... - 11 -2.2 极板的设计................................................................................................................ - 11 -2.2.1铅膏配方........................................................................................................... - 11 -2.2.2板栅的设计....................................................................................................... - 13 -2.2.3涂膏量的设计................................................................................................... - 17 -2.2.4极板厚度的计算............................................................................................. - 17 -2.2.6硫酸的选用..................................................................................................... - 20 -2.2.7电池槽、盖的设计......................................................................................... - 22 - 第三章工艺流程设计.......................................................................................................... - 24 -3.1工艺流程概述............................................................................................................. - 24 -3.2铅粉的制造.................................................................................................................. - 25 -3.2.1铅的简介........................................................................................................... - 25 -3.2.2电解铅的标号............................................................................................... - 25 -3.2.3铅粉的理化性质............................................................................................... - 26 -3.2.4铅粉制造工艺................................................................................................... - 26 -3.2.5球磨法制铅粉工艺流程................................................................................... - 27 -3.2.6质量指标........................................................................................................... - 28 -3.3纯水制备和硫酸配制................................................................................................. - 28 -3.3.1电解液杂质..................................................................................................... - 28 -3.3.2制水流程........................................................................................................... - 29 -3.3.3硫酸配制......................................................................................................... - 30 -3.4铅膏制备 .................................................................................................................... - 31 -3.4.1铅膏性质......................................................................................................... - 31 -3.4.2合膏工艺流程................................................................................................. - 32 -3.4.3铅膏形成机理................................................................................................. - 32 -3.4.4铅膏制备过程................................................................................................... - 32 -3.4.5注意事项......................................................................................................... - 33 -3.5.1合金配制......................................................................................................... - 33 -3.5.2 板栅铸造........................................................................................................ - 33 -3.5.3脱模剂的配置................................................................................................. - 34 -3.5.4质量指标......................................................................................................... - 35 -3.6机器涂板...................................................................................................................... - 35 -3.6.1涂板概念........................................................................................................... - 35 -3.6.3质量控制......................................................................................................... - 35 -3.6.4 极板压实及淋酸............................................................................................ - 36 -3.6.5 水分控制........................................................................................................ - 36 -3.6.6极板表面干燥................................................................................................. - 36 -3.6.7 涂膏注意事项................................................................................................ - 36 -3.7 极板固化干燥............................................................................................................ - 36 -3.7.1固化干燥目的................................................................................................. - 36 -3.7.2固化干燥过程中的物化反应......................................................................... - 37 -3.7.3影响固化干燥质量的因素............................................................................... - 38 -3.7.4质量控制......................................................................................................... - 38 -3.7.5 固化工艺条件................................................................................................ - 38 -3.7.6 生极板质量标准............................................................................................ - 38 -3.8分板刷耳 .................................................................................................................... - 39 -3.9电池组装 .................................................................................................................... - 39 -3.9.1包板配组......................................................................................................... - 39 -3.9.2极群焊接......................................................................................................... - 39 -3.9.3装槽................................................................................................................. - 40 -3.9.4高压短路测试................................................................................................. - 40 -3.9.5反极测试......................................................................................................... - 40 -3.9.6穿壁焊接及焊点无损检测............................................................................. - 40 -3.9.7反极短路测试................................................................................................. - 41 -3.9.8电池盖热封..................................................................................................... - 41 -3.9.9焊接端子......................................................................................................... - 41 -3.9.10气密性检测................................................................................................... - 41 -3.9.11电池化成....................................................................................................... - 41 -3.9.12电池加酸....................................................................................................... - 42 -3.9.13 酸液调整...................................................................................................... - 44 -3.9.14 盖安全阀...................................................................................................... - 44 -3.9.15 大电流放电检测.......................................................................................... - 44 - 第三章物料衡算 ............................................................................................................. - 45 -4.1 铅膏制备工序物料衡算............................................................................................ - 45 -4.2铅粉制造工序物料衡算............................................................................................. - 46 -4.3 纯水制备及硫酸配制................................................................................................ - 46 -4.4 合金配制及板栅铸造................................................................................................ - 47 - 第五章能量衡算 ............................................................................................................. - 49 -5.1 硫酸配制工序能量衡算............................................................................................ - 49 -5.2 铅粉制造工序能量衡算............................................................................................ - 50 -第六章设备计算及选型........................................................................................................ - 54 -6.1极板车间主要设备的计算机选型............................................................................. - 54 -6.1.1铅粉制造工序................................................................................................. - 54 -6.1.2铅膏制备工序................................................................................................. - 54 -6.1.3 纯水制备及硫酸配制工序............................................................................ - 55 -6.1.4板栅铸造工序................................................................................................. - 55 -6.1.5机器涂板工序................................................................................................. - 55 -6.1.6固化干燥工序................................................................................................. - 55 -6.2主要设备一览表......................................................................................................... - 56 - 第七章绿色生产与环保管理.......................................................................................... - 57 -7.1三废概况 .................................................................................................................... - 57 -7.2 废水处理 ................................................................................................................... - 57 -7.3废气处理 .................................................................................................................... - 57 -7.3.1铅烟处理流程................................................................................................. - 57 -7.3.2酸雾处理流程................................................................................................. - 58 -7.3.3铅尘处理流程................................................................................................. - 58 -7.4废渣处理 .................................................................................................................... - 58 - 设计总结 ............................................................................................................................. - 59 - 参考文献 ................................................................................................................................... - 60 - 致谢 ..................................................................................................................................... - 61 -第一章绪论1.1铅酸蓄电池简介1.1.1概述铅酸电池是电池中最古老的二次电池。
UPS不间断电源计算电池容量方法及注意事项
UPS在机房工程中重要设备，它能保证正常市电中断后为弱电系统提供有效的电力保障，不会因为没有，造成整个弱电系统瘫痪。
UPS的时间长短，取决机房设备的重要性，但弱电工程中大部分是要求保证4小时左右，数据中心除外，也取决于甲方对弱电系统的重视与否。
今天了解UPS原理及组成，UPS如何配制，如何确定电池数量决定时间长度的？一、UPS原理与组成1、原理：UPS（Uninterruptible PowerSystem/Uninterruptible Power Supply），即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换城市电的系统设备。
主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。
当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时，UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。
UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。
2、组成：UPS电源系统由五部分组成：主路、旁路、电池等电源输入电路，进行AC/DC变换的整流器（REC），进行DC/AC 变换的逆变器（INV），逆变和旁路输出切换电路以及蓄能电池。
其系统的稳压功能通常是由整流器完成的，整流器件采用可控硅或高频开关整流器，本身具有可根据外电的变化控制输出幅度的功能，从而当外电发生变化时（该变化应满足系统要求），输出幅度基本不变的整流电压。
净化功能由储能电池来完成，由于整流器对瞬时脉冲干扰不能消除，整流后的电压仍存在干扰脉冲。
储能电池除可存储直流直能的功能外，对整流器来说就像接了一只大容器电容器，其等效电容量的大小，与储能电池容量大小成正比。
由于电容两端的电压是不能突变的，即利用了电容器对脉冲的平滑特性消除了脉冲干扰，起到了净化功能，也称对干扰的屏蔽。
铅酸蓄电池室设计要点
铅酸蓄电池室设计要点随着互联网应用的飞速发展，也推动了大型数据中心或各类计算机机房建设的步伐。
为保障数据中心和机房IT设备的正常运行，不间断电源（UPS）系统的配置必不可少。
目前，在所有计算机机房和数据中心，给不间断电源系统提供后备电能的主要依靠免维护铅酸蓄电池。
因此，在市电出现异常后，UPS的后备蓄电池正常提供电能就成为数据中心或计算机机房能否安全运行的关键。
目前，数据中心或中大型计算机机房在规划建设时为保证蓄电池正常工作和维护，均设计有单独的电池室为蓄电池安全运行提供保障。
由于铅酸蓄电池是高污染和危险产品，因此国家对它的使用环境及电池室的建设有严格的要求，在设计和施工时要注意以下几个方面。
电池室的承重：机房常用12V100AH的铅酸蓄电池，每节在30公斤左右，中大型机房或数据中心电池数量的配置一般在200节以上，按摆放4层放置40节设计，每平方约1200KG。
这个重量是普通建筑（每平方300~500公斤）无法承受的。
故《计算机机房设计标准GB50174》要求电池室承重电池室活载荷不低于16KN/米2，约每平方1632KG。
因此，电池房一般选择放在地面或楼板经过特殊加固的房间。
电池室的环境：1、温度：铅酸蓄电池内部为化学物质，环境温度过低时，化学反应速度放缓，电池容量会比额定容量降低。
环境温度过高时，化学反应速度加快，会加速电池老化，减少电池使用寿命。
《通信用阀控式铅酸蓄电池质量标准YD/T799-2010》质量要求电池使用温度20~30℃，《计算机机房设计标准GB50174-2008》要求电池室温度15~25℃。
故建议电池室安装空调，温度设定在20~25℃。
2、通风：铅酸蓄电池在过充电后会产生腐蚀性气体和易燃气体，因此必须安装通风换气装置。
《暖通与通风设计规范GB50019》要求电池房应该单独设置排风系统。
通风装置应采用防爆式电动机。
排风口上沿距屋顶距离不大于10CM.。
《通用用电设备配电设计规范GB50055-2011》规定通风换气量不小于每小时8次。
铅酸电池储能系统方案设计
铅酸电池储能系统方案设计一、背景分析近年来，能源短缺和环境污染问题日益突出，因此开发和利用清洁可再生能源是当前和未来的重要任务之一、而铅酸电池作为一种成熟的蓄电池技术，具有较高的安全性、稳定性和可靠性，被广泛应用于储能系统中。
二、系统设计目标1.提高能源利用效率：通过铅酸电池的充放电过程，将电能转化为化学能进行储存，以提高能源利用效率。
2.平稳调节电网负荷：储能系统可以平滑调节电网负荷，实现峰谷电量平衡，提高电网的供电质量。
3.应对电力峰值需求：通过储能系统可以暂时储存电能，在电力峰值需求时进行释放，以满足用电需求。
4.提高电力系统的可靠性：通过储能系统的应用，可以提供备用电源，保证电力系统在紧急情况下的可靠运行。
三、系统组成1.铅酸电池组：铅酸电池是储能系统的关键部件，可以根据需求选择合适的电池容量和数量，以满足系统对电能的储存和释放需求。
2.充电控制系统：包括电池组充电管理装置和充电设备，能够实时监测和控制铅酸电池组的充电状态，保证充电效率和充电安全。
3.放电控制系统：包括电池组放电管理装置和放电设备，能够实时监测和控制铅酸电池组的放电状态，保证放电效率和放电安全。
4.逆变器系统：逆变器将储存的直流电能转换为交流电能，供应给用户或电网，具有较高的转换效率和稳定性。
5.控制与监测系统：通过监测和控制系统，实时获取和分析储能系统的运行状态，对系统进行合理调度和管理。
四、系统运行流程1.充电阶段：根据电网供电情况和能源需求情况，通过充电控制系统将电能输入到铅酸电池组中进行储存。
2.放电阶段：根据电网负荷情况，通过放电控制系统将储存的电能释放到电网中，满足用户的用电需求。
3.运行监控：通过控制与监测系统，实时监测储能系统的运行状态，包括电池组的充放电电压、电流和温度等参数，保证系统的安全和稳定运行。
4.系统调度：根据电网的需求和用户的用电需求，通过系统调度和管理，合理分配储能系统的储存和释放能力，以提高能源利用效率和电网供电质量。
铅酸蓄电池bci标准_解释说明以及概述
铅酸蓄电池bci标准解释说明以及概述1. 引言1.1 概述铅酸蓄电池是一种常见的蓄电池类型，广泛应用于汽车、摩托车和UPS系统等领域。
然而，如果不正确地使用和维护铅酸蓄电池，可能会导致其性能下降、容量减少甚至失效。
因此，制定一套科学合理的标准以评估和规范铅酸蓄电池的性能表现十分重要。
1.2 文章结构本文将首先介绍铅酸蓄电池的概述，包括其定义、原理、应用场景以及优缺点。
接着，我们将详细解释BCI标准，并探讨其意义、背景以及制定过程。
在此基础上，我们将对BCI标准进行概述，并介绍标准版本、适用范围以及具体要点解读。
最后，文章将总结全文内容，并探讨BCI标准的影响和意义，并对未来发展提出展望或建议。
1.3 目的本文旨在向读者介绍并解释BCI标准在铅酸蓄电池领域中的重要性和应用。
通过对铅酸蓄电池及其性能评估标准的深入了解，读者可以更好地理解和应用这一标准，并为选择和使用铅酸蓄电池提供参考依据。
同时，本文也旨在促进未来相关标准的发展和完善。
2. 铅酸蓄电池概述:2.1 定义和原理:铅酸蓄电池（Lead-Acid Battery）是一种常用的化学电源，它利用氧化还原反应将化学能转化为电能。
铅酸蓄电池由正极板、负极板、导电介质和电解液组成。
其中正极板由氧化剂二氧化铅（PbO2）构成，负极板则由金属铅（Pb）构成。
导电介质主要是稀硫酸溶液，起到提供离子传递的作用。
在放电过程中，正极的二氧化铅被还原为了铅酸盐（PbSO4），同时释放出两个跨越负极和电解液的硫酸根离子。
同样地，在负极上，金属铅被氧化为二价正离子，并结合了两个硫酸根离子形成三元复合物：Pb + SO4^2- -> PbSO4。
在充电过程中，即接通外部直流供电源时，反应方向发生改变。
通过施加外加电动势使得原本从正极向负极自发进行的放电反应逆转，从而发生充电反应。
这时二氧化铅被再次还原为二氧化铅，并形成多晶的金属铅。
2.2 应用场景:铅酸蓄电池广泛应用于各个领域。
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收稿日期:２０１８￣０３￣１１作者简介:周虎(１９７３－)ꎬ男ꎬ教授级高级工程师ꎬ主要研究方向为配电网工程及配电自动化等ꎮ基于铅酸蓄电池储能的大容量应急不间断电源车设计周㊀虎１ꎬ尚教会１ꎬ３ꎬ朱建军１ꎬ王㊀明１ꎬ３ꎬ李文明１ꎬ２ꎬ李永香４ꎬ５ꎬ张㊀杰４ꎬ５ꎬ沈㊀翔４ꎬ５(１.国网甘肃省电力公司ꎬ兰州㊀７３００３０ꎻ２.兰州供电公司ꎬ兰州㊀７３００７０ꎻ３.嘉峪关酒泉供电公司ꎬ酒泉㊀７３５１００ꎻ４.兰州电源车辆研究所有限公司ꎬ兰州㊀７３００５０ꎻ５.甘肃省内燃机电站工程技术研究中心ꎬ兰州㊀７３００５０)摘要:以胶体铅酸蓄电池为储能系统与ＵＰＳ组成的大容量应急不间断电源系统ꎬ具有在线式㊁后备式以及无缝切换功能ꎬ主要为重要场所㊁重大活动提供应急不间断供电保障ꎬ适用于市区㊁野外及抢险救灾等场所ꎬ大容量应急不间断电源车在保电任务实施过程中ꎬ无任何排放和噪声污染ꎬ可实现市电或机电故障时的无缝切换ꎬ具有广泛的市场前景ꎮ关键词:胶体铅酸蓄电池ꎻ大容量ＵＰＳꎻ无缝切换ꎻ应急不间断电源ｄｏｉ:１０.３９６９/ｊ.ｉｓｓｎ.１００３￣４２５０.２０１８.０１.００５中图分类号:ＴＭ６２４㊀㊀文献标志码:Ａ㊀㊀文章编号:１００３￣４２５０(２０１８)０１￣００１７￣０７㊀㊀根据国家电网某公司对某大容量应急不间断电源车(以下简称 电源车 )的需求ꎬ要求工作环境温度为－２５ħ~＋５０ħꎬ供电输出总容量为３００ｋＶＡꎬ供电输出电压３８０Ｖꎬ供电保障０.５小时ꎬ可实现市电在线式及直流启动式工作模式ꎬ市电故障后系统静态旁路开关自动切换时不产生任何间断即无缝切换ꎮ１㊀研制方案设计电源车由ＵＰＳ系统㊁汽车底盘㊁车厢㊁舱内温控系统㊁现场全方位照明系统㊁整车全自动调平系统及消防安全系统等组成ꎮ电源车对外输出三相/单相电源ꎬ主要为重要场所㊁重大活动提供应急不间断供电保障ꎬ适用于市区㊁野外及抢险救灾等场所ꎮ一般情况下ＵＰＳ的容量大于１００ｋＶＡ的均称为大容量ＵＰＳꎬ铅酸蓄电池与大容量ＵＰＳ不间断电源组成的供电电源系统在固定场所应用较多ꎬ但对于车载大容量ＵＰＳ电源系统的应用正在逐步研制中ꎮ１.１㊀ＵＰＳ系统１.１.１㊀组成ＵＰＳ系统主要由ＵＰＳ电源主机㊁蓄电池组㊁双电源转换装置(ＡＴＳ)㊁智能电池保护开关柜㊁输入输出旁路配电系统组成ꎮ１.１.２㊀电源车系统原理图ＵＰＳ电源车交流输入侧由两路供电独立电源供电ꎬ分别为市电㊁机电ꎬ且市电与机电双电源互为备用作为输入交流电源ꎬ其中市电为主㊁机电为辅ꎬ双电源通过ＡＴＳ自动转换开关实现电源自动切换功能ꎬ实现ＵＰＳ主机输入侧双电源自动供给功能ꎮ电能储能系统采用意大利非凡胶体铅酸电池组ꎬ根据ＵＰＳ主机直流输入电压进行电池匹配ꎬ组成ＵＰＳ主机所需独立电池组ꎻ铅酸电池组作为电能储能系统ꎬ当ＵＰＳ主机输入侧输入电源断电时ꎬＵＰＳ主机将直流储存电能变换为交流电能供给于电源车输出ꎬ储能系统将自身存储电能逆变后释放ꎬ该过程中ＵＰＳ主机始终处于在线模式ꎬ供电电源切换时间极短ꎬ俗称为 零切换 ꎮＵＰＳ电源车各输入输出主回路供电采用独立控制方式ꎬ分别配有施耐德高分断断路器ꎬ实现了ＵＰＳ电源车输入输出侧电源供给独立㊁安全㊁可靠ꎻ直流供电系统采用直流电池保护开关ꎬ该开关具有合分闸操作手柄ꎬ且带有机械自锁功能ꎬ防止专业操作员以外人员误操作ꎮＵＰＳ电源车为温控㊁舱内照明㊁电动电缆盘㊁现场全方位照明㊁整车全自动调平及消防安全等分系统提供了独立的供电电源控制功能ꎬ保证了各分系统的可靠工作ꎮ图１㊀整车工作原理图１.１.３㊀ＵＰＳ电源主机依据研制要求ＵＰＳ总容量为３００ｋＶＡꎬ保电时长为０.５ｈꎬ应实现在线式㊁后备式以及无缝切换模式的保电应用环境ꎬ电源车选用输入电压为３８０Ｖꎬ输入功率因数０.８ꎬ输入频率为５０Ｈｚꎬ输出电压为３８０Ｖꎬ输出功率因数０.８ꎬ输出频率为５０Ｈｚꎬ具有在线式㊁后备式以及无缝切换模式ꎬ且适合车载维修及安装的船舰用伊顿９３９５－３００－Ｍ型ＵＰＳ电源主机ꎮ１.１.４㊀蓄电池组选型计算依据输入电压为３８０Ｖꎬ容量为３００ｋＶＡꎬ工作环境温度为－２５ħ~＋５０ħ的要求ꎬ选用意大利非凡１２ＸＬ２０５胶体铅酸蓄电池作为储能电池ꎬ采用恒功率计算法ꎬ蓄电池截止电压为１０.２Ｖ(单体:１.７０Ｖ)ꎬ考虑ＵＰＳ输入电压要求及蓄电池接入热量损耗ꎬ蓄电池组单组串联电池数确定为４０只ꎮ后备电池计算:ａ.主机容量:３００ｋＶＡꎻｂ.输出功率因数:０.８ꎻｃ.逆变器效率:０.９５ꎻｄ.蓄电池截止电压:１０.２Ｖ(单体:１.７０Ｖ)ꎻｅ.后备时间要求:单机满载３０分钟ꎻｆ.每组蓄电池串联只数:４０只ꎻｇ.蓄电池恒功率放电表:表１ꎮ㊀㊀计算如下:Ｗ＝Ｓˑｃｏｓφ/(ηˑＮˑｎ)＝(３０００００∗０.８)/(０.９５∗４０∗６)＝１０５３Ｗ其中:Ｓ ＵＰＳ电源的标称输出容量(ＶＡ或Ｗ)ꎻｃｏｓφ 负载的功率因数ꎬ取０.８ꎻη 逆变器的效率ꎬ选用的ＵＰＳ逆变器效率为０.９５ꎻＮ ＵＰＳ配套蓄电池组以１２Ｖ单只计算所需要串联蓄电池的个数ꎻｎ １２Ｖ单只蓄电池内所含单体截止电压为１.７Ｖ的蓄电池单体个数ꎻＷ 单只１２Ｖ蓄电池(６只单体截止电压为１.７Ｖ)恒功率放电值ꎮ查表１可得:１２ＸＬ２０５型蓄电池在单体截止电压１.７Ｖꎬ放电时间３０分钟时的放电恒功率为３６６Ｗꎬ配置３组ꎬ可满足放电恒功率１０９８Ｗꎬ大于我们的计算要求ꎮ因此ꎬ蓄电池配置方案为ꎬ每台ＵＰＳ电源主机配置３组(每组４０只串联ꎬ在蓄电池安装中考虑整体重量分配ꎬ１２０块蓄电池分４个电池架放置ꎬ接线为３组ꎬ每组４０只蓄电池)１２ＸＬ２０５型蓄电池ꎮ１.２㊀汽车底盘依据上述主要部件重量和外形尺寸的选型情况ꎬ汽车底盘采用具有国Ⅴ排放的一汽解放牌ＣＡ１３１０Ｐ６３Ｋ１Ｌ６Ｔ４Ｅ５型汽车底盘ꎬ具体技术参数如下:ａ.总质量(ｋｇ):３１０００ꎻｂ.整备质量(ｋｇ):１１０００ꎻｃ.轴距(ｍｍ):１９５０＋４５５０＋１３５０ꎻｄ.轴数:４ꎻｅ.前悬/后悬(ｍｍ):１４００/２７３０ꎻｆ.接近角/离去角(ʎ):２１/１２ꎻｇ.轮胎数:１２ꎻｈ.燃料种类:柴油ꎻｉ.轴荷(ｋｇ):６５５０/６４５０/１８０００ꎻｊ.排放依据标准:ＧＢ３８４７－２００５ꎬＧＢ１７６９１－２００５国Ｖꎻｋ.底盘外形尺寸(长ˑ宽ˑ高):１１９８０ˑ２４９５ˑ３５３０ꎮ１.３㊀车厢根据电源车重量及电源车运载方式要求ꎬ电源车车厢为整体具有抗弯抗扭骨架式结构厢体ꎮ厢体外形尺寸为８５００ｍｍ(长)ˑ２５００ｍｍ(宽)ˑ２４９０ｍｍ(高)ꎬ内高为２３２５ｍｍꎮ该种结构形式具有较强的适应能力ꎬ直角棱边形式ꎬ前㊁后㊁左㊁右㊁顶骨架采用矩形钢管㊁底骨架采用槽钢组焊成型ꎬ具有足够的强度和刚度ꎬ根据车厢内各部件安装需要ꎬ在骨架联接相关部位设置埋铁ꎬ整体性能好ꎬ骨架与内蒙隔层中填充吸音降噪材料ꎬ吸声隔振效果好ꎬ具有防火阻燃性ꎮ１.４㊀电源车结构布局电源车厢体纵梁与汽车底盘通过骑马螺栓以及防撬板联接ꎬ两者之间铺设减振垫层ꎮ厢体顶部由前向后依次设置顶置空调３台及全方位可折叠升降照明灯ꎮ厢体内部右侧由前向后依次设置蓄电池组㊁综合配电柜㊁蓄电池组㊁电缆盘ꎬ厢体内部左侧由前向后依次设置蓄电池组㊁ＵＰＳ㊁直流控制开关柜㊁蓄电池组ꎬ电动电缆盘上方设置附件箱ꎻ车厢后下部内置登车梯ꎬ用于电缆盘的收放㊁维护及登顶ꎻ厢体外部右侧由前向后依次设置操作门及采光窗ꎬ厢体外部左侧设置采光窗２个ꎻ车厢左侧下方裙部由前向后依次设置汽车底盘专用维护门㊁输出门㊁液压支撑单元门以及直流供电单元门ꎻ车厢右侧下方裙部由前向后依次设置汽车底盘加油门㊁输入箱和备胎摇把孔ꎮ车厢内设有舱内照明灯及其控制开关ꎬ控制开关装在操作门旁ꎬ电源车底盘大梁上设置四个全自动液压调平支撑ꎬ用于电源车的支撑㊁调平作用ꎮ电源车总体结构布局详见图２㊁图３㊁图４㊁图５ꎮ图２㊀电源车左侧视图图３㊀电源车右侧视图图４㊀电源车后端视图图５㊀电源车内部布局图１.５㊀综合配电柜独立的双电源转换装置(ＡＴＳ)㊁输入输出旁路开关柜㊁保护措施以及整车配电需占用更多空间ꎬ因此将交流高压系统集成设计至综合配电柜ꎬ减少占用空间ꎬ综合配电柜采用固定式开关柜形式ꎬ柜内安装双电源转换装置(ＡＴＳ)㊁断路器㊁多功能智能表㊁交㊁直流微断㊁直流充电机㊁防雷模块㊁指示灯等ꎮ柜内自上而下分为３个区ꎬ上部为功能显示区:主要有ＡＴＳ控制单元㊁充电机控制器㊁多功能智能表ꎻ中部为主控制区:包括进线断路器㊁ＵＰＳ输入断路器㊁ＵＰＳ输出断路器ꎻ下部为辅助操作控制区:包括空调㊁电缆盘㊁照明灯微断开关ꎮ详见图６ꎮ图６㊀综合配电柜１.６㊀输入输出界面依据保电情况不同ꎬ输入接口为市电和发电车机组供电输入ꎻ输入接口为接线端子或快接插头插座ꎻ输出界面依据需求接口为接线端子或者快接插头插座ꎮ详见图７输入箱外形图㊁图８输出箱外形图ꎮ１.７㊀附属功能１.７.１㊀现场全方位照明系统车辆顶部设置有折叠式车载移动照明灯ꎬ照明灯遥控控制ꎬ可对车辆四周全方位进行照明作业ꎬ照明灯车厢顶部举升高度为３.５ｍꎮ１.７.２㊀支撑电源车设置液压支撑机构ꎬ用于车辆工作时的调平和贮存支撑ꎮ１.７.３㊀电动电缆盘根据电缆使用要求ꎬ输入输出电缆综合考虑通用性使用要求ꎬ市电输入电缆选用５根３０米２４０ｍｍ２ꎬ输出电缆选用５根３０米１５０ｍｍ２ꎮ电源车配备有电动电缆盘ꎬ强度满足所使用电缆要求ꎬ利于电缆的贮存和使用ꎬ电动电缆盘分１０个盘幅ꎬ每个盘幅可单独转动ꎮ图７㊀输入箱外形图图８㊀输出箱外形图１.７.４㊀舱内温控系统综合舱内ＵＰＳ及蓄电池工作发热量以及低温下工作考虑ꎬ电源车配置有至少３台单制冷功率不小于３ｋＷ单元的车载顶置空调ꎮ２㊀相关试验２.１㊀电气性能试验大容量应急不间断电源车已在国家内燃机发电机组质量监督检验中心通过电气性能试验ꎬ电气性能指标达到Ｇ４级(ＧＢＴ２８２０.１－２００９«往复式内燃机驱动的交流发电机组»中的Ｇ４级标准ꎬ适用于对频率㊁电压和波形特性有特别严格要求的负载)ꎬ可实现市电故障后系统静态旁路开关自动切换时不产生任何间断即无缝切换ꎬ后备时间约为０.５ｈꎬ满足用户使用要求ꎮ２.２㊀电源车公告试验大容量应急不间断电源车顺利通过公告试验中的前后桥载荷㊁质心高度㊁侧倾㊁接近角㊁离去角等试验ꎬ满足道路运输需求ꎮ３㊀结束语本文对基于铅酸蓄电池储能的大容量应急不间断电源车的设计及其配置作以介绍ꎬ并对蓄电池容量进行计算ꎬ同时将应急不间断电源车附属功能进行介绍ꎮ通过研制设计方案的实施以及相关试验的验证ꎬ大容量应急不间断电源车设计方案可行ꎮ大容量应急不间断电源车在保电任务实施过程中ꎬ无任何排放和噪声污染ꎬ可实现市电或机电故障时的无缝切换ꎬ具有广泛的市场前景ꎮ参考文献:[１]㊀电源技术[Ｍ].南京大学出版社ꎬ２００７. [２]㊀邓春花.ＵＰＳ系统中蓄电池充电的研究.华中科技大学ꎬ２００８.６.[３]㊀郭自强.铅酸蓄电池的应用及其可持续发展[Ｊ].中国自行车.２００４.(８)２９－３２.[４]㊀张彦琴.铅酸蓄电池技术的发展[Ｊ].汽车电器ꎬ２００４ꎬ(１０):１－３.[５]㊀巴甫洛夫.铅酸蓄电池在新千年的第一个十年的发展[Ｊ].中国电源技术２００１.２５(１):２－９.[６]㊀马永泉ꎬ李晓峰ꎬ陈建军.阀控密封铅酸蓄电池的新技术新动态[Ｊ].黑龙江通信技术.２００３(１):３－４. [７]㊀邓超ꎬ史鹏飞ꎬ曾佳.ＭＨ￣Ｎｉ蓄电池正负极阻抗分布的电化学研究[Ｊ].电源技术ꎻ２００５年０４期. [８]㊀谭玲生ꎬ吴宏钧ꎬ刘雪省ꎬ张健ꎬ郝韦ꎬ于英浩ꎬ曲华春.ＭＨ￣Ｎｉ电池和ＣｄＮｉ电池的内阻测试与分析[Ｊ].电源技术ꎻ２００１年Ｓ１期.[９]㊀李成模.镉镍蓄电池在电力系统的应用[Ｊ].湖南水利水电ꎻ２００１年０６期.[１０]㊀肖鲲ꎬ李晓明.电能量远程数据采集系统的设计与实现[Ｊ].电力系统及其自动化学报ꎬ２００２ꎬ１４(２):１９２２.[１１]㊀师汉民.机械振动系统(上)[Ｍ].北京ꎻ清华大学出版社ꎬ１９９０.[１２]㊀凯斯.对流传热与传质ꎬ北京ꎻ高等教育出版社ꎬ２００７.ＤｅｓｉｇｎｏｆＬａｒｇｅＣａｐａｃｉｔｙＥｍｅｒｇｅｎｃｙＵｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＶｅｈｉｃｌｅＢａｓｅｄｏｎＬｅａｄ￣ＡｃｉｄＢａｔｔｅｒｙＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅＳｙｓｔｅｍＺＨＯＵＨｕ１ꎬ３ꎬＳＨＡＮＧＪｉａｏ￣ｈｕｉ１ꎬ３ꎬＺＨＵＪｉａｎ￣ｊｕｎ１ꎬＷＡＮＧＭｉｎｇ１ꎬ３ꎬＬＩＷｅｎ￣ｍｉｎｇ１ꎬ２ꎬＬＩＹｏｎｇ￣ｘｉａｎｇ４ꎬ５ꎬＺＨＡＮＧＪｉｅ４ꎬ５ꎬＳＨＥＮＸｉａｎｇ４ꎬ５(１.ＳｔａｔｅＧｒｉｄＧａｎｓｕＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＣｏｍｐａｎｙꎬＬａｎｚｈｏｕꎬ７３００３０ꎻ２.ＳｔａｔｅＧｒｉｄＬａｎｚｈｏｕＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙꎬＬａｎｚｈｏｕꎬ７３００７０ꎻ３.ＳｔａｔｅＧｒｉｄＪｉａｙｕｇｕａｎＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＣｏｍｐａｎｙꎬＪｉａｙｕｇｕａｎꎬ７３５１００ꎻ４.ＬａｎｚｈｏｕＰｏｗｅｒＶｅｈｉｃｌｅＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅＣｏ.ꎬＬｔｄ.ꎬＬａｎｚｈｏｕ７３００５０ꎬＣｈｉｎａꎻ５.ＧａｎｓｕＩ.Ｃ.ＥＥｌｅｃｔｒｉｃＰｏｗｅｒＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒＬａｎｚｈｏｕ７３００５０ꎬＣｈｉｎａ)Ａｂｓｔｒａｃｔ:Ｔｈｅｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｅｍｅｒｇｅｎｃｙｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍｃｏｍｐｏｓｅｄｏｆｔｈｅｃｏｌｌｏｉｄｌｅａｄ￣ａｃｉｄｂａｔｔｅｒｙａｓｔｈｅｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅｓｙｓｔｅｍａｎｄｔｈｅＵＰＳｈａｓｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｓｏｆｏｎ￣ｌｉｎｅꎬｂａｃｋｕｐａｎｄｓｅａｍｌｅｓｓｓｗｉｔｃｈｉｎｇ.Ｉｔｍａｉｎｌｙｐｒｏｖｉｄｅｓｅｍｅｒｇｅｎｃｙａｎｄｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｆｏｒｉｍｐｏｒｔａｎｔｐｌａｃｅｓａｎｄｍａｊｏｒａｃｔｉｖｉｔｉｅｓ.Ｉｔｉｓｓｕｉｔａｂｌｅｆｏｒｕｒｂａｎａｒｅａꎬｆｉｅｌｄａｎｄｅｍｅｒｇｅｎｃｙｒｅｓｃｕｅａｎｄｏｔｈｅｒｐｌａｃｅｓꎬｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙｅｍｅｒｇｅｎｃｙｄｏｅｓｎｏｔｂｒｅａｋｏｆｆｐｏｗｅｒ.Ｔｈｅｓｏｕｒｃｅｃａｒｈａｓｎｏｅｍｉｓｓｉｏｎａｎｄｎｏｉｓｅｐｏｌｌｕｔｉｏｎｄｕｒｉｎｇｔｈｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｐｏｗｅｒｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｔａｓｋ.Ｉｔｃａｎｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｓｅａｍｌｅｓｓｓｗｉｔｃｈｉｎｇｏｆｔｈｅｃｉｔｙｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｏｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｆａｕｌｔｓ.Ｉｔｈａｓａｗｉｄｅｍａｒｋｅｔｐｒｏｓ￣ｐｅｃｔ.Ｋｅｙｗｏｒｄｓ:ｃｏｌｌｏｉｄａｌｌｅａｄ￣ａｃｉｄｂａｔｔｅｒｙꎻｌａｒｇｅｃａｐａｃｉｔｙＵＰＳꎻｓｅａｍｌｅｓｓｓｗｉｔｃｈｉｎｇꎻｅｍｅｒｇｅｎｃｙｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙ。