原创：铅炭电池储能系统在动力行业的应用

铅炭电池作为铅酸家族中的一员，不仅秉承了铅酸百年的历史积淀， 更在大电流充放电循环使用时， 由于炭元素的加入， 表现尤为突出， 在当前的储能应用来看， 铅炭电池是一个上佳选择。
储能的应用较为广泛， 不仅有与电网相关的储能应用（调频、 调峰）、 分布式应用、 户用型应用， 更可以应用在一些大型动力设备上，比如港口的轮胎吊、 采矿用的破碎机、 冶炼企业用的运渣车等等， 都是铅炭电池大有作为的地方， 动力行业的应用场景有以下特点：
1. 瞬间大电流放电达到 300~350A；
2. 在充电不完全的情况下，需要系统能连续工作，且不能半途停顿；
3. 工况模式不确定，有时，需要连续工作较长的时间（放电深度深） 才有充电的机会，
有时，只工作了很短的时间的就可以充电（放电深度浅）；
4. 储能系统的成组电压达到 560~750V；
5. 现场工况中有大量的变频器， 电磁兼容环境很差；
6. 后台监控、 关键照明及空调是不允许停电， 系统在电网和储能系统间需要实现不间断切换；
7. 由于客户的系统配置不同， 不少场合需要实现两路高压直流的不间断切换；

一、 铅炭电池是如何适应动力应用场景的
众所周知，铅炭电池是因为在铅酸电池中，增加了炭元素，使得铅酸电池在保有原有功率密度的基础上，兼具了超级电容的一些特性：如大功率充放电、循环使用寿命长等，如下图：

更在于，由于炭的加入，使得铅酸电池极板硫酸盐化的情况得以很大的改善，因此，铅炭电池在HRPSOC（高功率部分荷电状态）下的循环使用寿命大大增加，尤其适合应用于动力行业的应用场景

         

二、 系统方案介绍

系统方案简图如下，该方案中集成了以下子系统

1. 储能子系统：采用 6V/200Ah 铅炭电池 2 组，以确保连续长时间工作场景的需要，同时，也考虑了能量回收的应用需求；
2. BMS（蓄电池管理系统）： 在目前的 BMS 系统中，有两种模式：
A. 单体采集系统—采集每一个单体电池的电压、温度等参数， BMS 系统没有单体均衡功能，这类系统相对比较简单，客户能通过后台监控系统看见每个电池的电压和温度，但是电池（单体或成组）的 SOC、 SOH、内阻等参数没有，于高压成组系统而言，这是一个很大的缺憾；
B. 组串式采集系统—一个采集单元负责最多 27 个单体电池的数据采集，其数据同样是电压和温度，系统具备对单体和成组 SOC、 SOH、内阻的计算功能，采集单元也可以增加均衡单元，以确保一个采集单元内的每个单体电池的一致性，但是，单元间的不平衡依然存在， 此外还有一个较大的隐患是：均衡单元开启后，对系
统的干扰很大，如下图：

3. 充电系统：蓄电池组的健康完全依赖精致的充电系统的呵护，尤其在动力行业的应用中，由于需要蓄电池组始终工作在 HRPSOC 状态下，因此 n+1 形式的充电系统，加以合理的充电模式，可以确保蓄电池的循环使用及寿命；
4. 变频器： 在实际的应用场景中，蓄电池组需要为很多的电机提供动力，因此，依据不同功率等级的电机配置相应的变频器，再通过 PLC 来协调控制，同样，由于变频器的存在，系统中的干扰非常严重；

5. 逆变器：后台监控、关键照明以及空调系统是不允许断电的，因此，在系统中需要考虑相应容量的逆变电源，该逆变电源要实现市电与直流之间的无缝切换，同时，由于蓄电池组的成组电压较高，而所谓的市电也因应用场景不同，并不是常规的三相四线制的 380V，而是 400~460V 的三相三线制， 所以， 实现此一功能难度甚大；
6. 温控系统： 为了确保蓄电池的应用环境温度， 采用了工业级的空调， 使得环境温度能控制在 25℃以内，具备加热及除湿的功能；
7. 互锁及安全：系统应用中采用了交直流切换供电的模式，为了确保系统切换安全，采用了交直流互锁，同时为了最大程度的降低系统的干扰， 采用隔离及等电位技术， 以增加系统的安全、 可靠性；
8. 后台监控系统：由于现场工况复杂，系统必须对每个单体电池及子系统的工作状况有及时的掌握，因此，采用了 PLC 和 BMS 数据相互备份， 既可以避免 BMS 抗干扰能力差的问题， 又增加了系统的可靠性

， 同时， PLC 的扩展性和可操作性好， 非常方便现场的配置使用；

三、 经济性分析
1. 由于现场的工作场景差异度很大，我们假定每天工作 10 次，每次工作 10 分钟， 铅炭电池组年使用成本为 7.5 万元；
2. 如果采用柴油发电机组， 在同样的工况下， 每年的使用成本将达到 21 万元；以上费用的节省非常明显，同时，可以大大减少维护工作量，更对于环保做出贡献，每年减少：二氧化碳排放： 347949Kg；碳排放： 10981Kg；碳粉尘： 9492.8Kg；二氧化硫： 1047Kg；
氮氧化合物： 524Kg。

老代从1月份开通自媒体后，大家由于经历、所处的位置和看的角度不同，各色人等褒贬不一。其实孔夫子早就说了一句话：“君子和而不同，小人同而不和”。老代一直赞同一个观点：争论或者讨论的目的是从中受益，而不是非要从中分出胜负。每个人都是有独立思想的个体，老代只是一家之言，并不在于说服那个人。文中大量引用朋友们的观点，在此一一谢过，电源行业的八卦和技术，希望朋友们多拍砖爆料.