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    機房中鉛酸蓄電池的性能參數及優(yōu)缺點(diǎn)

    2018-03-16   |  來(lái)源:煒業(yè)通科技
    隨著(zhù)各行業(yè)數據中心機房建設的飛速發(fā)展,數據中心機房的設備承載壓力逐漸擴大,機房中鉛酸蓄電池也叫閥控密封式鉛酸蓄電池,高頻開(kāi)關(guān)電源、不間斷電源(UPS)等電源設備的數量也隨之急劇增加,從而使得蓄電池得到了廣泛應用,下面詳解數據中心機房中鉛酸蓄電池的性能參數及優(yōu)缺點(diǎn)。

     

    隨著(zhù)各行業(yè)數據中心機房建設的飛速發(fā)展,數據中心機房的設備承載壓力逐漸擴大,機房中鉛酸蓄電池也叫閥控密封式鉛酸蓄電池,高頻開(kāi)關(guān)電源、不間斷電源(UPS)等電源設備的數量也隨之急劇增加,從而使得蓄電池得到了廣泛應用,下面詳解數據中心機房中鉛酸蓄電池的性能參數及優(yōu)缺點(diǎn)。
      
      鉛酸蓄電池的電性能用下列參數量度:
      
      1、容量
      
      電池容量是指電池儲存電量的數量,以符號C表示。常用的單位為安培小時(shí),簡(jiǎn)稱(chēng)安時(shí)(Ah)或毫安時(shí)(mAh),電池的容量可以分為額定容量(標稱(chēng)容量)、實(shí)際容量。
      
     ?。?)實(shí)際容量
      
      實(shí)際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時(shí)間的乘積,單位為Ah。
      
     ?。?)額定容量
      
      額定容量是電池規定在在25℃環(huán)境溫度下,以10小時(shí)率電流放電,應該放出最低限度的電量(Ah)放電率是針對蓄電池放電電流大小,分為時(shí)間率和電流率,放電終止電壓。鉛蓄電池以一定的放電率在25℃環(huán)境溫度下放電至能再反復充電使用的最低電壓稱(chēng)為放電終了電壓,額定容量,固定鉛酸蓄電池規定在25℃環(huán)境下,以10小時(shí)率電流放電至終了電壓所能達到的額定容量。10小時(shí)率額定容量用C10表示。

     2、儲存性能
      
      蓄電池在貯存期間,由于電池內存在雜質(zhì),如正電性的金屬離子,這些雜質(zhì)可與負極活性物質(zhì)組成微電池,發(fā)生負極金屬溶解和氫氣的析出。又如溶液中及從正極板柵溶解的雜質(zhì),若其標準電極電位介于正極和負極標準電極電位之間,則會(huì )被正極氧化,又會(huì )被負極還原。所以有害雜質(zhì)的存在,使正極和負極活性物質(zhì)逐漸被消耗,而造成電池喪失容量,這種現象稱(chēng)為自放電。
      
      電池自放電率用單位時(shí)間內容量降低的百分數表示:即用電池貯存前(C10’)(C10”)容量差值和貯存時(shí)間T(天、月)的容量百分數表示。
      
      3、循環(huán)壽命
      
      蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電,稱(chēng)為一次循環(huán)(一個(gè)周期)。在一定放電條件下,電池工作至某一容量規定值之前,電池所能承受的循環(huán)次數,稱(chēng)為循環(huán)壽命,各種蓄電池使用循環(huán)次數都有差異,傳統固定型鉛酸電池約為500~600次,起動(dòng)型鉛酸電池約為300~500次。閥控式密封鉛酸電池循環(huán)壽命為1000~1200次。
      
      影響循環(huán)壽命的因素一是廠(chǎng)家產(chǎn)品的性能,二是維護工作的質(zhì)量,固定型鉛電池用壽命,還可以用浮充壽命(年)來(lái)衡量,閥控式密封鉛酸電池浮充壽命在10年以上,對于起動(dòng)型鉛酸蓄電池,按我國機電部頒標準,采用過(guò)充電耐久能力及循環(huán)耐久能力單元數來(lái)表示壽命,而不采用循環(huán)次數表示壽命。即過(guò)充電單元數應在4以上,循環(huán)耐久能力單元數應在3以上。
      
      4、內阻
      
      電池內阻包括歐姆內阻和極化內阻,極化內阻又包括電化學(xué)極化與濃差極化。內阻的存在,使電池放電時(shí)的端電壓低于電池電動(dòng)勢和開(kāi)路電壓,充電時(shí)端電壓高于電動(dòng)勢和開(kāi)路電壓。
      
      電池的內阻不是常數,在充放電過(guò)程中隨時(shí)間不斷變化,因為活性物質(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改變,歐姆電阻遵守歐姆定律,極化電阻隨電流密度增加而增大,但不是線(xiàn)性關(guān)系,常隨電流密度的對數增大而線(xiàn)性增大。
      
      5、電池電動(dòng)勢、開(kāi)路電壓、工作電壓
      
      當蓄電池用導體在外部接通時(shí),正極和負極的電化反應自發(fā)地進(jìn)行,倘若電池中電能與化學(xué)能轉換達到平衡時(shí),正極的平衡電極電勢與負極平衡電極電勢的差值,便是電池電動(dòng)勢,它在數值上等于達到穩定值時(shí)的開(kāi)路電壓。
      
      電動(dòng)勢與單位電量的乘積,表示單位電量所能作的最大電功,但電池電動(dòng)熱與開(kāi)路電壓意義不同:電動(dòng)勢可依據電池中的反應利用熱力學(xué)計算或通過(guò)測量計算,有明確的物理意義。后者只在數字上近于電動(dòng)勢,需視電池的可逆程度而定,電池在開(kāi)路狀態(tài)下的端電壓稱(chēng)為開(kāi)路電壓。電池的開(kāi)路電壓等于電池正極電極電勢與負極電極電勢之差,電池工作電壓是指電池有電流通過(guò)(閉路)的端電壓。
      
      在電池放電初始的工作電壓稱(chēng)為初始電壓,電池在接通負載后,由于歐姆電阻和極化過(guò)電位的存在,電池的工作電壓低于開(kāi)路電壓。
      
      數據中心機房中鉛酸蓄電池的優(yōu)缺點(diǎn):
      
      鉛酸蓄電池作為存儲電能的裝置,它具有電動(dòng)勢能高、充放電可逆性好、使用溫度范圍廣、原材料豐富廉價(jià)等特點(diǎn),獲得了廣泛的應用,盡管鉛酸蓄電池具有這些優(yōu)點(diǎn),但是在數據中心里,大規模的鉛酸蓄電池應用也暴露出了其缺點(diǎn),其重量造成的機房承重問(wèn)題、維修要求高、相對壽命短、并且還富含毒性。
      
      1、鉛酸蓄電池的優(yōu)缺點(diǎn)
      
      從150年前第一只鉛酸蓄電池問(wèn)世至今,它依然是三首眩的備用能源存儲解決方案,能夠有效地滿(mǎn)足數據中心獨特的供電需求,其經(jīng)濟特性還沒(méi)有其他主流技術(shù)可以匹敵,鉛酸蓄電池在數據中心的使用情況不像****車(chē)、電動(dòng)車(chē)等,能獲得正常穩定的使用,而是大部分時(shí)間處于閑置狀態(tài),鉛酸蓄電池先用直流電源對其充電,將電能轉化為化學(xué)能儲存起來(lái),當市電中短時(shí),UPS依靠?jì)Υ嬖谛铍姵刂械哪芰烤S持其逆變器的正常工作,在此期間,鉛酸蓄電池可以提供充足的備份時(shí)間,當市電恢復后,蓄電池又進(jìn)行充電,然后進(jìn)入等后期,另外,鉛酸蓄電池價(jià)格相對較低,是目前最具成本效益的電能儲存解決方案。
      
      2、鉛酸蓄電池也有一些較為突出的缺點(diǎn):
      
     ?。?)高昂的維修費用
      
      目前的UPS產(chǎn)品所使用的蓄電池通常叫做“免維護鉛酸蓄電池”,事實(shí)上,它們面年至少需要兩次檢查,以確保它們無(wú)腐蝕、工作狀態(tài)良好以及單只蓄電池之間連接緊密。
      
     ?。?)可靠性的不可預見(jiàn)隱患
      
      為了保障蓄電池的可靠性,唯一的途徑是對蓄電池進(jìn)行監測。然而每次測試蓄電池都會(huì )減少其容量并縮短其使用壽命。雖然最現代的UPS內置電池測試方案可以減少這種磨損,但是并沒(méi)有消除。
      
     ?。?)更換成本高
      
      密封鉛酸蓄電池的使用壽命一般為4到5年,而UPS的壽命一般是它們的2到3倍,所以在UPS的一個(gè)完整生命周期里,數據中心需要把更換電池組的費用也做在初期的預算里。
      
     ?。?)能量密度低
      
      鉛酸蓄電池質(zhì)量比較重,體積較大,一臺典型的中型UPS的電池組大約為5到8噸,需要考慮放置位置及承重問(wèn)題。
      
     ?。?)電池監測系統
      
      蓄電池容量檢測時(shí),無(wú)論是離線(xiàn)方式還是在線(xiàn)方式,都必須設置備用電源作為防范措施,以保證安全,但是,檢測時(shí)因為電池組數量多,放電時(shí)間長(cháng),放電后又要及時(shí)進(jìn)行充電,所需的人力和電能消耗很大,對蓄電池本身也有一定的損耗。在操作過(guò)程中,在脫開(kāi)和鏈接蓄電池及假負載時(shí),由于電位差的村財似的操作帶有危險性。并且檢測過(guò)程相當復雜,費用昂貴。
      
     ?。?)高處理成本
      
      UPS的電池組里均含大量的劇毒硫酸,因此,處理淘汰掉的蓄電池需要昂貴的費用。通常,廢舊電池可用來(lái)循環(huán)再造,回收的蓄電池需要按照國家的要求做相應處理,其中包制造商回收時(shí)的運費,所以前期購置蓄電池組是應把后期的處置費用考慮進(jìn)去。

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