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UPS厂商在配置蓄电池时,所选用的设计容量是完全满足甚至超过负载不停电供电的功率容量和供电时间要求的,但是在UPS投入运行后,用户常常发现在市电停电后UPS不停电供电的实际时间远小于设计值,造成这种现象的原因,大多数情况下并不是**初配置时蓄电池的备用容量不够,而是蓄电池的容量没有发挥出来。造成蓄电池实际容量降低的原因很多,有电池质量问题,但更多的是使用和维护问题。
(1)电池容量
铅酸蓄电池的极板在制造过程中,对生极板进行充电化成,便正极板上的铅变成二氧化铅,负极板上的铅变为海绵状铅,但是制造厂商对极板进行化成的时间有限,不可能将所有的物质均转化成活性物质,为此,国家标准规定新电池达到90%容量为合格,只有在随后的日常使用中,容量逐渐达到正常值,安装两年后要求达到100%。
电池组的额定容量是在规定的放电率下得出的,放电率(1/H)=放电电流(A)/电池额定容量(Ah)例如,UPS电源中所用的小型蓄电池的典型规格之一是l2V、6Ah/2Ohv,此规格定义为输出直流电压l2V,标称容量为6Ah,放电率条件为20hr。具体含意是:把输出直流电压l2V的电池组置于以20H恒放电率条件下进行放电,一直放到其输出电压由l2V降到l0.5V时,所测到的总安时数应为6Ah。
我国、日本、德国工业用电池采用10小时率(表示为C10),美国工业用电池标准为8小时率(表示为C8,)。在实际使用时,其放电率并不等于标准容量规定的放电率,当实际放电率大于标称容量规定的放电率时,其实际输出的容量要小于标称容量。
我国电力、邮电标准规定,10小时率电池,当采用1小时率放电时,其容量为标称容量的55%,即0.55C10。日本工业标准规定2V/10小时率电池,1小时率时容量为0.65C10,6V、12V,10小时率电池,1小时率容量为0.6C10。20小时率电池,10小时率容量为0.93C20,1小时率容量为0.56C20。
蓄电池的寿命有两种表达方法:一种为深循环使用的电池,另一种为浮充使用的“备用电源”电池。深循环使用的电池以深循环次数来表示其使用寿命,以0.8C10深度充放电循环使用的电池,其寿命达到1200次以上,而浮充使用的电池,年限可达到10~20年。蓄电池只有80%容量时认为寿命终止。
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(2)放电率对电池实际可输出容量的影响
电池容量C(Ah)等于放电电流(A)与电池电压达到下限值的放电时间(h)的乘积,而放电率(1/h)是实际放电电流(A)与电池标称容量(Ah)的比值。
在UPS的实际运行中,市电掉电后,要求电池逆变承担全部的负载功率,放电率视后备时间的不同而有很大差别,例如标机在1Omin左右,维持时间很短,放电率很大,长延时机可达4h或8h,放电率很小。所以蓄电池的实际放电率并非蓄电池规格定义中的放电率,图5-1所示的放电曲线反映了不同的放电率对电池容量的影响。
屯池的实际放电电流越小,电池的电压能维持的稳定时间越长,反之亦然。例如,对1OOHR电池组而言,当放电电流为5A时,放电率为5C,其输出电压维持在12V以上的时间长达10h以上,当电池电压下降到临界电压10.5V时,放电时间可达2Oh,电池释放的容量基本上是它的标称容量。若将放电电流增大至1OOA,放电率为1C,则输出电压维持在l2V以上的时间不到1Omin。当电池电压下降到临界电压时,可维持放电时间超过3Omin,实际放出的容量为左右,远低于标称容量1OOAh。
电池组允许的放电临界电压值和实际可供利用的容量(AM都弓电池的放电电流大小有密切的关系。
蓄电池所允许放电时间为电池在实际放电电流下进行放电时,电池电压从额定值下降到它所允许的临界电压时所用的时间。
蓄电池可供使用的效率为它在实际放电电流下所能释放出的实际**容量与它的额定容量的比值。
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要注意在不同的放电率情况下,电池端电压下降的临界值也在变化,放电率低时,例如0.01C时,实际释放的容量接近标称容量,所允许的电池端电压下降也高(10.5V),放电率大时例如1C,实际释放的容量小,但允许的电池端电压也可以低些(8V)。
过度的大电流放电工作方式是不利的。在为UPS配置电池时,单凭UPS在电池逆变期间所需要的输出电流和电池供电时间来配置所用电池的标称容量是不够的,还必须根据电池逆变时的放电率和所选电池规格的输出特性,适当增大所配电池容量。
近段时间,血铅超标事件频发,这引起国家对铅酸电池业造成污染问题高度重视并痛下决心整治:3月底,国家环保部等9部门联合召开会议,把铅酸电池企业的整治作为2011年环保专项行动的首要任务。
“根据相关部门提供的信息和我们在调研中了解到的情况,目前全国12个省、市1100多家铅酸电池企业,有70%处于停产整顿。浙江、广东、河南等几个铅酸蓄电池重要产地均对省内相关企业进行了停产整顿。”央视网电动车频道总监王东告诉记者,浙江省是全国铅酸蓄电池生产企业**为集中的省份,全省的蓄电池产量占到全国的12%~13%,仅长兴的电动车动力电池就占了全国市场份额的半壁江山。目前在铅酸蓄电池行业前所未有的大范围整顿中,浙江的273家铅酸电池企业,已经有213家被关停,长兴的61家铅酸电池企业,现在大都处在整顿状态。
铅酸电池:缘何成为众矢之的
“铅酸电池行业涉及生产加工、使用、回收处理等环节,经过持续的改进,铅酸蓄电池在使用过程中已不产生铅污染,问题主要出在生产与回收环节。”国家太阳能光伏产品质检中心电池检测部相关负责人表示。
相关数据显示,目前我国铅酸蓄电池制造厂家约2000家,但产值在500万元以上规模的企业仅200家左右,其余的1800家中小企业,有的根本没有生产**,有的有**也很难达到清洁生产的标准。有业内人士向记者透露,一些中小型企业花一二十万元随便建成的厂房,不仅厂房内铅尘、铅烟飘飞,而且包括工厂主在内的工人连一般防护都不做,更谈不上购买相关的环保设备。在铅酸电池的生产过程中,涂板工序和电池清洗工序会产生含铅的重金属废水;在板栅铸造、合金配制、铅零件及铅粉制造等工序,会不可避免地产生多种含铅烟尘。
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据了解,铅酸电池的下游产业是再生铅产业,这个产业目前污染相当严重。废旧铅酸电池回收过程中产生的主要污染物为熔炼加工过程中排放的铅蒸气、铅尘、废水以及冶炼废渣。由于历史原因,铅酸电池行业仍以大量的中小企业为主体,使得传统的小反射炉、冲天炉等大有市场,甚至原始的土炉土罐熔炼法仍在应用。大部分企业没有采取烟尘处理,熔炼过程中排放的铅蒸气、铅尘等超过国家标准几倍甚至几十倍。
“近期铅等重金属中毒事件逐渐增多,从而使得相关部门开始重视起铅酸蓄电池生产企业在经营过程中对环境的影响。”证券之星的分析师认为,正是生产和回收环节的污染使得国家下决心对铅酸电池行业进行大力整治。**日前还正式批复了《重金属污染综合防治“十二五”规划》,列出了内蒙古、江苏省等14个重金属污染综合防治重点省份、138个重点防治区域和4452家重点防控企业,同时根据污染排放情况和环境情况划定了141家铅酸蓄电池企业、7个重点区域,开展铅酸蓄电池的综合防控。
有业内人士质疑,在全行业没有能力拿出巨额投资环保之下,整治能否逼迫企业进行环保投入,是否需要很长时间来消化磨合?据了解,铅酸电池工厂每生产1万千伏安时蓄电池的环保运行费用大约需要3~6万元,而其销售收入不过五六百万元,利润率很低,大多数企业净利润只有3%,**高也不会超过5%。
“一个产业链条上的污染不应只让其中的一个环节买单。产值几千万元,再拿出几千万元投资,还要每年上千万元的维护费用,只有规模化企业才能承担得起巨额的环保投入。”天能集团董事张天任认为,“当下铅酸蓄电池依然无法立刻被新生的锂电池替代。我们更多考虑的应是如何规划、发展,一刀切或一味地抹杀不能解决问题。”
中国电池工业协会副秘书长曹国庆认为,环保是前提,绝大部分企业理解环保的重要性。但部分企业内部生产过程和末端治理都符合环保要求,仅仅因为卫生防护距离不足500米,要求关停甚至搬迁,是否不太科学?他建议我国应该尽快建立铅蓄电池准入制度,实施全面整治,同时公布企业名单、环保状态、认证单位名称,接受监督。
苏州大学教授王金良更是直言,整治通知中重申的500米卫生防护距离为1989年制定,现在应该考虑修订。当时许多企业建厂之初多在郊区,而随着城市发展,居民区包围工业区,导致距离缩短被迫停产,这些综合因素都应考虑在内。
“从宏观上看,社会关注铅排放污染问题应该有平衡观点,不仅仅停留在直接涉铅的产业,如铅锌工业、蓄电池再生工业、蓄电池制造工业,而应该包括各种形式的铅排放。”绿源投资控股集团董事长倪捷表示。
全球光伏行业去年遭遇了前所未有的重大挫折,但今年才或许是光伏界的真正考验。记者昨日从业内了解到,去年全球光伏实际需求量出现下滑。由于仍有相当库存未被消化,预计今年全球光伏产品将继续呈现供应过剩的行情,而多晶硅价格也难以大幅上涨。
去年光伏实际需求下滑据IHSisupply**公布的报告显示,2011年全球装机量预计将达到21.9GW,同比上涨19.6%。但这其中,意大利6.9GW的数据令业界生疑。如果将意大利的数据水分挤出的话,则去年实际需求量不但没有上升反而还下滑。
根据意大利能源服务管理部门(GSE)提供的数据,截至2011年12月,在GSE登记并已经完成并网的光伏系统接近7GW,然而这7GW中,2011年新安装的系统只有3.7GW,余下的3.3GW属于2010年建造并于2011年并网到电网中。
出现上述差异的原因主要是意大利光伏系统并网手续冗长,这种差异意味着2010年全球终端下游的实际需求量是21.6GW,而不是18.3GW。相应的,2011年表面上21.9GW的新增装机量,在挤出水分后的实际需求量仅为18.6GW,不但没有上升,反而同比下滑13.9%。
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除意大利终端需求减速外,德国的装机量也从2010年的7.4GW滑落至5.9GW。欧洲其余国家均出现不同程度下跌。
不过,欧洲以外市场的贡献去年开始显现。据IHS统计,2011年美国安装量达2.7GW,较2010年上升195.1%;而中国、日本光伏装机量也分别达1.7GW及1.3GW。
今年迎真正考验“尽管去年多晶硅消费总量有所增加,但太阳能终端市场实际需求量却仅为12.35万吨,这也意味着全球仍有6-7GW左右的组件库存未被消化。”中国有色金属工业协会硅业分会分析师谢晨说。
在多数机构看来,2012年才是全球光伏市场的真正考验。一方面,欧洲各国经过前两年迅猛发展,光伏装机增速正不断放缓,而如果欧洲经济持续不振,银行继续收紧放贷保准的话,则欧洲今年装机量极有可能出现持平甚至倒退。另一方面,美国、亚洲地区市场将逐渐成为未来影响全球光伏业的重要因素。
“乐观估计,2012年全球装机量能够达到28GW,刨除7GW的现有库存,也意味着今年仅有21GW的真正需求。”谢晨说。
在他看来,以现在下游大厂的运行情况看,即使现有开工率保持下去,2012年电池片产量也至少能达到25GW以上,因此除非2012年开工率继续下滑或倒闭企业增多,否则无论需求增长与否,全球光伏产品都将继续呈现出供应明显过剩的行情。
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