发电厂直流SSB蓄电池选择简析

2025-11-14 09:32:02

摘要：近年来发电厂直流体系首要选用阀控式密闭铅酸蓄电池和镍镉碱性蓄电池作为电厂直流电源，本文就这两种蓄电池的功能特点进行了综合的比较，为发电厂直流体系蓄电池的挑选供给了理论参考。

关键词：铅酸；镍镉；蓄电池

发电厂直流体系首要由蓄电池组、充馈电设备、监控设备组成，在发电厂内构成直流电源供电网络，为断路器、阻隔开关、继电保护设备、测控设备、直流照明、UPS不间断电源、通信设备等设备供给牢靠的作业电源。在厂用交流电无法正常供电的情况下，直流体系以蓄电池作为后备电源持续为重要设备供给直流电源，所以安全牢靠的蓄电池是发电厂安全牢靠运转的重要确保。

在改革开放之前，我国直流操作电源普遍选用开口式铅酸蓄电池，而在国外则开始选用镍镉蓄电池。80年代开始后，国内铅酸蓄电池逐步被体积小、效率高、保护少的镉镍蓄电池所替代，而日本、德国、美国等西方发达国家的部分原出产铅酸蓄电池企业，针对镉镍蓄电池的优缺陷，不断的改进铅酸蓄电池，推出了免保护铅酸蓄电池，其在运用寿数上，基本与镉镍蓄电池相同，在运转保护上、运输贮存上都优于镉镍蓄电池，使得免保护铅酸蓄电池在国外得以广泛使用。进入90年代后，免保护铅酸蓄电池技能引进国内市场，其优点突出，在许多领域有着恰当广泛的使用。

根据《DLT5044-2014电力工程直流电源体系规划技能规程》，蓄电池宜选用阀控式密封铅酸蓄电池，也可选用镍镉碱性蓄电池。下面就阀控式密闭铅酸蓄电池和镍镉碱性蓄电池的之间的挑选进行比照剖析。

1.蓄电池类型

蓄电池按不同的区分准则有不同的分类办法：按电解液性质分为酸性蓄电池和碱性蓄电池；按密封性分为开口蓄电池和密封蓄电池；按固定办法分为固定式蓄电池和移动式蓄电池等等。

在电厂直流体系中，最常用的蓄电池便是铅酸蓄电池和镉镍蓄电池。常用的铅酸蓄电池首要分为开口式固定铅酸蓄电池（开口式）、防酸隔爆式铅酸蓄电池（半密封）、阀控式密封铅酸蓄电池（全密封，贫液式）和富液式密封铅酸蓄电池（全密封，富液式）等。现在常用的阀控式密封铅酸蓄电池还能够细分为选用玻璃纤维隔膜（AGM密封）的阀控式密封铅酸蓄电池和选用胶体电解液的阀控式密封铅酸蓄电池（胶体密封铅酸蓄电池）。

铅酸蓄电池正极活性物质为二氧化铅，负极活性物质为海绵状铅，当加入稀硫酸后，正极即发生较高电位（约1.69V），而负极则发生较低电位（约-0.358V），正、负极之间的电位差即为蓄电池电动势。放电时，正极二氧化铅和负极海绵状铅都与稀硫酸溶液发生电化学反响，生成硫酸铅。充电时，正极、负极发生与放电时相反的反响进程，分别从头生成二氧化铅和海绵状铅。

镉镍碱性蓄电池是一种运用最广泛的碱性蓄电池。镍镉碱性蓄电池在充电后，正极板活性物质为氢氧化镍[Ni(OH)3]，负极板为镉（Cd）和钾的混合物，电解液为氢氧化钾（KOH）。放电后，正极板活性物质转变为氢氧化亚镍[Ni(OH)2]，负极板的活性物质转变为氢氧化镉[Cd(OH)2]。镍镉碱性蓄电池依照壳体结构型式分为开启式和密封式；依照极板加工办法分为袋式、烧结式（半烧结式）、粘结式；依照放电倍率分为低倍率、中倍率、高倍率和超高倍率；依照电池外形分为圆形、扁形、矩形、方形等。

2．阀控式密封铅酸蓄电池与镉镍蓄电池的功能比较

2.1充放电功能

镉镍蓄电池活性物质可逆充放才能好、反响快而强、内阻小。相比之下，铅酸蓄电池活性物质可逆充放才能差、反响慢而弱、内阻大。镉镍蓄电池初期瞬时放电倍率可到达30倍以上，阀控式密封铅酸蓄电池，初期瞬时放电倍率不超过15倍。

与铅酸蓄电池相比，镉镍电池可耐过充电或过放电，充电办法上能够强充和过充，放电电压平稳，镉镍蓄电池在100%深放电循环寿数能到达1000次以上；而阀控式铅酸蓄电池单体电压升高0．1V，电流将增加10倍，非常简单过充电，充电办法必须选用限流一恒压办法进行，在深放电（不能到达100%）循环寿数为300次左右。

2.2运用寿数

镉镍蓄电池的运转寿数为20年左右，大部分阀控式铅酸蓄电池产品的运转寿数为10年左右，部分国外品牌的产品能够到达10年以上。总的来说，尽管近年来阀控式铅酸蓄电池在材料使用和技能完善上得到了长足的开展，但在电厂正常运转中，镉镍蓄电池实际运用寿数远高于阀控式铅酸蓄电池。

2.3电池容量

阀控式铅酸蓄电池组单组最大容量能到达3000Ah，能满意大多数电厂的运用要求。低倍率镉镍蓄电池组最大容量能到达1000Ah，中倍率镉镍蓄电池组最大容量能到达500Ah，高倍率镉镍蓄电池组最大容量能到达250Ah，镉镍蓄电池能够使用于大多数初期事端放电电流大，常常负荷小的操控专用蓄电池的要求。

阀控式铅酸蓄电池是以10h率放电时所能放出的容量为额外容量。镉镍蓄电池是以5h率放电时所能放出的容量为额外容量。在发电厂、变电所的直流体系规划中，现行标准核算蓄电池的容量是按1h事端停电时刻考虑，从蓄电池的核算容量来看，镉镍蓄电池在确保事端放电末期电压满意直流母线电压在允许值范围内所需的容量约等于铅酸蓄电池容量的一半。

2.4温度影响

阀控式铅酸蓄电池温度敏感度高，运转时要求环境温度为15℃~25℃，并在20℃~25℃范围内取得最高寿数，低温下运转寿数长，但容量低；在-15℃时，蓄电池因化学成分发生变化而不充电；作业温度超过25℃时，温度每升高10℃，蓄电池寿数将削减一半。在实际运用中简单有“热失控”现象（比如说温度升高到30度时，化学反响加剧，内阻下降，浮充电流加大，水分解加快，化学反响再次加剧形成电流和温度发生堆集性相互增强）。所以说阀控式铅酸蓄电池对环境温度操控要求很高，象在一些寒热带环境内，特别情况下的温度变化将会对蓄电池带来不可逆的损伤。而相比之下，镉镍蓄电池对环境适应才能高，温度敏感度低，甚至在-20℃时仍能放出70%以上容量，在+45℃时能放出90%容量。

镉镍蓄电池电动势的温度系数是负的，在高温条件下充电（浮充电），蓄电池电动势下降，充电电压不变，对蓄电池的充电电流较大将形成过充电.在低温条件下，蓄电池电动势升高，充电电压不变，充电电流下降，使蓄电池充电缺乏。镉镍蓄电池充电最适宜的温度为20±5℃。

免保护铅酸蓄电池温度与充电电压的联系：当平均周围温度上升时，必须削减充电电压以避免过量充电。因而温度补偿系数在标准25℃时，每个电池为-3mV，当温度高于标准温度时，最终阶段的电流增加，而温度下降，最终阶段电流削减。

2.5运转保护

阀控式铅酸蓄电池是贫液式规划，若因为各种原因形成单只蓄电池容量不够需替换时，只能一次性全部替换，不能仅把功能指标不够的蓄电池单独替换下来，否则会因蓄电池的内阻不平衡而影响整组电池的发挥，缩短整组电池的运用寿数。镉镍蓄电池能够将有问题的蓄电池撤出运转，在经过对问题蓄电池进行蒸馏水清洗，电解液替换并从头活化后还能够持续投入运转；当然，也能够直接替换掉问题蓄电池单元，而不用整组作废。

阀控式铅酸蓄电池和镉镍蓄电池均能满意免保护和少保护的要求，不会发生腐蚀性气体，正常运转一般不需保护，对安置要求低。

2.6产品价格

镉镍蓄电池一次性投入本钱要比阀控式铅酸蓄电池（同容量条件下）贵重，初始安装的费用约为阀控式铅酸蓄电池的三倍，这一条是现在发电厂在筹建进程中考虑运用铅酸蓄电池的关键要素。但是，如果考虑到在瞬时放电电流大，常常负荷电流小的情况下，镉镍蓄电池的容量挑选将小于阀控式铅酸蓄电池；再考虑将整个蓄电池运用周期内相关运转保护费用，镉镍蓄电池的综合运用本钱是能够低于阀控式铅酸蓄电池的。

2.7污染

镉镍蓄电池会发生“镉污染”的问题，这也是制约镉镍蓄电池行业成体系大规模开展的一个重要要素。不过，国家由此制定的约束镉镍蓄电池的开展应该只是针对惯例运用的小型原柱密封镉镍电池而言，关于大型工业用户，象发电厂和变电站，随着越来越多镉镍蓄电池厂家负担起镉镍蓄电池的收回和再使用等职责，是简单操控和管理相关环境污染问题的。同样，铅酸蓄电池也有相应的“铅污染”的问题。

3.工程使用比较

现在在市场上，AGM密封的阀控式密封铅酸蓄电池（110VDC，进口蓄电池组，蓄电池单体电压取2V）额外容量为200Ah，价格大约为12万元人民币，300Ah的价格大约为15万元；与之功能恰当的，中倍率纤维镍极板阀控式密封镉镍电池（110VDC，进口蓄电池组，蓄电池单体电压1.2V）100Ah的价格大约为10万元，120Ah的价格大约为13万元。所以在放电时刻操控在1小时以内时、相关直流负荷不算太大时，挑选镉镍电池计划的经济性是要高于挑选阀控式密封铅酸蓄电池。但如果直流体系的放电时刻较长，直流负荷较大时，从经济性上考量，还是挑选阀控式密闭铅酸蓄电池更划算。

在发电市场上特别是在国内市场，铅酸蓄电池还是占有大部分的份额，但镉镍蓄电池在具体项目上只要恰当约束事端长期放电电流要素，在价格上还是能够与阀控密封蓄电池竞争的，再考虑到镍镉电池本身的功能、寿数等优势，镍镉电池应该能够扩展更多的市场。

4结语

电能的贮存和使用永远是一个重要的研究课题，铅酸蓄电池与镉镍蓄电池作为其中的重要组成部分，尽管各有各的优势和缺陷，但都是现在电力市场上的主流产品，都具有远大的市场前景。

现在世界上已在铬镍蓄电池的工艺、材料上均进行了更新，并在此基础上研制开发了镍氢、镍银等一系列新型产品，铅酸蓄电池也将向铅炭电池、超级电池等方向开展，能够预见这两个不同系列产品将会向着更高功能、更长寿数、更低本钱不断开展。