磷酸铁锂电池直流电源在变电站中的应用
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完成单位:国网湖北省电力有限公司宜昌供电公司、江西迪比科股份有限公司
登记编号:CAPE-CXCG-2024-J-2-054
登记年份:2024
发布时间:2024-07-17
成果主要完成人
黄 南、李黛琳、杨 骐、胡翰文、冯 强、郭余翔、曾金辉、李志民
项目概况
蓄电池是站用直流电源系统可靠性的根本保证。目前站用直流电源采用阀控密封铅酸蓄电池作为后备电源,实际应用中存在使用寿命短、容量不足、蓄电池开路等问题,对直流电源乃至整个变电站的安全运行造成严重影响。阀控密封铅酸电池长期浮充电运行,需定期开展核对性放电工作,日常运维工作量较大。磷酸铁锂具有橄榄石结构,晶格稳定,在高温或过充时也不发生结构崩塌,不形成强氧化性物质,安全性较高。磷酸铁锂电池组的循环寿命长,可达3000次以上,远远高于阀控式铅酸蓄电池。磷酸铁锂电池持续放电能力强,电压平台期持续时间长,电压波动范围小;磷酸铁锂电池高倍率放电能力强,1C放电实际放出容量接近额定容量。磷酸铁锂电池自放电率较低,传统的连续浮充电运行将会对锂电池造成不可逆损坏,因此在充分利用其优势的同时,变电站直流系统针对磷酸铁锂电池的安全特性和充放电特性进行优化设计,形成基于磷酸铁锂电池的专用直流电源系统。
该系统配置了蓄电池管理系统(BMS),对锂电池组、锂电池电芯的电压、电流、温度、内阻、SOC等全面监测诊断,直流监控装置和BMS双重化管理,直流电源状态感知能力全面提升;该系统设计了磷酸铁锂电池温度监测、预警联动系统,精准预警、定位故障,依靠热管理、单元隔离、阻燃等干预措施,确保锂电池使用安全;该系统配置了冗余互备的锂电池组,各组电池独立供电,单组电池故障不会造成蓄电池整体失效,蓄电池整体可靠性提高,单组电池随时投退,自动化控制手段实现了无人值守下的锂电池轮流核容功能,整体运维工作量降低;该系统锂电池充电回路、供电回路和放电测试回路分开设计,母线供电和电池充电整流模块分组管理,充放电回路独立通断控制,充电模式充分匹配锂电池的充电和安全特性,确保设备长期安全稳定运行。在运维机制方面,配套了消防控制器和人员逃生指引控制联动的火灾逃生系统,在蓄电池室发生火情启动消防时,迅速对人员进行最短距离的逃生指引。磷酸铁锂电池智能直流电源,充分满足了变电站直流电源系统运行可靠、维护便利、管理智能、绿色环保等各方面需求,为未来变电站技术、运行和管理升级奠定基础。