CN110911766A - 一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法，首先确立变电站退役铅酸蓄电池分选方法及性能测试评价体系；然后建立变电站退役铅酸蓄电池分级标准；然后筛选后的变电站退役铅酸蓄电池电池重组，确定电池组的连接方法；然后接入农村光伏发电项目；最后搭建管理平台和智能客户端，实现梯次利用电池的远程监控。本发明不改变电池体系组分、不破坏电池结构的前提下，仅通过利用现有的设备，进行少量改造，应用于农村光伏发电项目有效解决农村光伏发电项目存在的问题，成本较低，性价比高，具备较强的使用价值。

Description

一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法
技术领域
本发明属于蓄电池综合利用技术领域，尤其是一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法。
背景技术
铅酸蓄电池具有性价比高、高低温性能好、安全可靠、可浮充使用等突出优点，自20世纪90年代初期开始，被广泛用作变电站电力调度、控制的备用电源。全国拥有数十万座变电站，每座变电站均需要配备备用电源，由此可见，全国的铅酸蓄电池数量庞大。目前，阀控式铅酸蓄电池的标称设计寿命为10-12年，而行业普遍要求备用电源的容量不低于标称容量80％才能安全使用，因此，每年将有大量变电站铅酸蓄电池退役。
变电站的备用电源由几十上百节铅酸蓄电池串联而成，如备用电源退役则该站铅酸蓄电池组整体退役，退役铅酸蓄电池组中仍有大量电池单体容量在标称容量40％以上80％以下，具有很大的储能潜力，但目前并未直接对此类蓄电池进行梯次利用，往往都是直接将蓄电池拆解后分类、极板回炉、塑料回炉、生成原材料等几方面，从而造成了大量铅酸蓄电池资源浪费。
目前，国家为了鼓励光伏发电进行了一系列的光伏补贴，尤其农村光伏发电项目，该项目鼓励广大农村安装光伏发电，发的电可供家用，同时剩余的电量可以并网，但由于储能系统的成本较高，一般农村光伏发电项目均未安装储能设备，因此在光照不足时村民仍需购电使用，同时，光伏发电直接并网由于其发电具有很强的随机性，对电网的负荷特性、规划、调度、电压、保护等都产生强烈的影响。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供能够在不用拆解、不使用许多复杂仪器、废物利用、环境友好的原则下将变电站退役铅酸蓄电池采用一种简单便捷的方式梯次利用，同时解决农村光伏发电项目储能系统配备价格昂贵等问题的一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法。
本发明所采用的具体技术方案如下：
一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴确立变电站退役铅酸蓄电池分选方法及性能测试评价体系；
⑵建立变电站退役铅酸蓄电池分级标准；
⑶筛选后的变电站退役铅酸蓄电池电池重组，确定电池组的连接方法；
⑷接入农村光伏发电项目；
⑸搭建管理平台和智能客户端，实现梯次利用电池的远程监控。
再有，步骤⑴所述分选包括外观分选和核容数据分选。
再有，所述外观分选包括：外观电池变形情况、电池是否破损、电池元件是否受损、电池铭牌信息是否清晰齐全；所述外观分选的标准为：外观无明显的变形；无破损情况；电池功能元件无受损；电池铭牌信息清楚齐全。
再有，所述性能测试评价体系包括：
电池单体与整组蓄电池规格型号不一致的剔除；
运行年限超过6年的电池剔除；
故障检修记录中出现故障修复后再投运的电池单体剔除；
退役后核对容量低于40％的电池剔除；
开路电压或者放电结束前电压低于初始开路电压20％的单体剔除；
内阻大于初始内阻的20％的单体剔除。
再有，步骤⑵所述分级标准为：
根据变电站退役铅酸蓄电池单体内阻，计算整组电池内阻的标准差，标准差小于等于5％，即可为直接用于梯次利用的电池组；若标准差大于5％，说明该退役蓄电池组内阻离散度较大，需要进行进一步筛选，剔除偏差较大的电池单体，直至整组电池的标准差小于等于5％可直接利用为止；
根据变电站退役铅酸蓄电池单体剩余容量，计算整组电池剩余容量的标准差，标准差小于等于5％，即可为直接用于梯次利用的电池组；若标准差大于5％，说明该退役蓄电池组剩余容量离散度较大，需要进行进一步筛选，剔除偏差较大的电池单体，直至整组电池的标准差小于等于5％可直接利用为止；
根据变电站退役铅酸蓄电池单体开路电压，计算整组电池开路电压的标准差，标准差小于等于5％，即可为直接用于梯次利用的电池组；若标准差大于5％，说明该退役蓄电池组开路电压离散度较大，需要进行进一步筛选，剔除偏差较大的电池单体，直至整组电池的标准差小于等于5％可直接利用为止。
再有，步骤⑶所述的连接方法为：单体的蓄电池采用串联的连接方式，一个单体的负极和另一个单体的正极之间的连接导线上串联有继电器的常闭触点，一个单体的正极和负极之间的连接导线上串联有继电器的常开触点。
再有，步骤⑸所述的农村光伏项目为：包括光伏发电系统、梯次利用电池组、光伏逆变器和智能电表，所述光伏逆变器的一端连接光伏发电系统、另一端连接梯次利用电池组、第三端连接家庭负荷、第四端通过智能电表连接电网。
本发明的优点和有益效果是：
本发明中，首先确立变电站退役铅酸蓄电池分选方法及性能测试评价体系；然后建立变电站退役铅酸蓄电池分级标准；然后筛选后的变电站退役铅酸蓄电池电池重组，确定电池组的连接方法；然后接入农村光伏发电项目；最后搭建管理平台和智能客户端，实现梯次利用电池的远程监控。本发明不改变电池体系组分、不破坏电池结构的前提下，仅通过利用现有的设备，进行少量改造，应用于农村光伏发电项目有效解决农村光伏发电项目存在的问题，成本较低，性价比高，具备较强的使用价值。
附图说明
图1是梯次利用电池组中的单体电池连接方式图；
图2是变电站退役铅酸蓄电池组与农村光伏发电项目接入示意图；
图3是变电站退役铅酸蓄电池组的系统示意图。
具体实施方式
本发明通过以下实施例进一步详述，但本实施例所叙述的技术内容是说明性的，而不是限定性的，不应依此来局限本发明的保护范围。
一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法，如图1～3所示，本发明的创新在于：包括以下步骤：
⑴确立变电站退役铅酸蓄电池分选方法及性能测试评价体系；
⑵建立变电站退役铅酸蓄电池分级标准；
⑶筛选后的变电站退役铅酸蓄电池电池重组，确定电池组的连接方法；
⑷接入农村光伏发电项目；
⑸搭建管理平台和智能客户端，实现梯次利用电池的远程监控。
再有，步骤⑴所述分选包括外观分选和核容数据分选。所述变电站退役铅酸蓄电池的分选方法包括：外观分选和核容数据分选，以此剔除报废电池、初步筛选出进入后续性能评价环节的退运电池；所述变电站退役铅酸蓄电池性能测试评价体系用来剔除不具备梯次利用价值的电池，为下一步梯次利用奠定基础。
所述外观分选包括：外观电池变形情况、电池是否破损、电池元件是否受损、电池铭牌信息是否清晰齐全；所述外观分选的标准为：外观无明显的变形(鼓包、胀气等)；无破损情况；电池功能元件无受损；电池铭牌信息清楚齐全(生产日期、厂家、型号等)。
所述变电站退役铅酸蓄电池性能测试评价体系包括：退役铅酸蓄电池的规格型号、投运时间、故障检修记录、退役后核容、开路电压、内阻等信息。优选的方案是：性能测试评价体系包括：
电池单体与整组蓄电池规格型号不一致的剔除；
运行年限超过6年的电池剔除；
故障检修记录中出现故障修复后再投运的电池单体剔除；
退役后核对容量低于40％的电池剔除；
开路电压或者放电结束前电压低于初始开路电压20％的单体剔除；
内阻大于初始内阻的20％的单体剔除。
再有，步骤⑵所述分级标准为：
根据变电站退役铅酸蓄电池单体内阻，计算整组电池内阻的标准差，标准差小于等于5％，即可为直接用于梯次利用的电池组；若标准差大于5％，说明该退役蓄电池组内阻离散度较大，需要进行进一步筛选，剔除偏差较大的电池单体，直至整组电池的标准差小于等于5％可直接利用为止；
根据变电站退役铅酸蓄电池单体剩余容量，计算整组电池剩余容量的标准差，标准差小于等于5％，即可为直接用于梯次利用的电池组；若标准差大于5％，说明该退役蓄电池组剩余容量离散度较大，需要进行进一步筛选，剔除偏差较大的电池单体，直至整组电池的标准差小于等于5％可直接利用为止；
根据变电站退役铅酸蓄电池单体开路电压，计算整组电池开路电压的标准差，标准差小于等于5％，即可为直接用于梯次利用的电池组；若标准差大于5％，说明该退役蓄电池组开路电压离散度较大，需要进行进一步筛选，剔除偏差较大的电池单体，直至整组电池的标准差小于等于5％可直接利用为止。
再有，步骤⑶所述的连接方法为：单体的蓄电池采用串联的连接方式，一个单体的负极和另一个单体的正极之间的连接导线上串联有继电器的常开触点。
再有，步骤⑷所述的农村光伏项目为：包括光伏发电系统、梯次利用电池组、光伏逆变器和智能电表，所述光伏逆变器的一端连接光伏发电系统、另一端连接梯次利用电池组、第三端连接家庭负荷、第四端通过智能电表连接电网，具体的系统示意图见图2。
步骤⑸所述的管理平台包括电源模块、单体采集模块、温度采样模块、通道切换模块、均衡控制模块、通讯模块、CPU及其外围电路，具备实时测量单体电池电压、电池组总电压、外部工作电源电压、电池环境温度、均衡电压、均衡电流等功能，同时可通过3G、4G、GPRS将数据报送至智能客户端并接受智能客户端的控制，具体的系统示意图见图3。
实施例
天津某变电站退役一组铅酸蓄电池，经清点该组电池总数为54块。
⑴将54块电池按照1、2、3···的顺序进行编号，对54块电池进行外观分选，54块电池无变形、无破损、电池元件无受损、只有23号电池铭牌信息不齐全剔除；检查剩余53块电池规格型号均为同一厂家同一型号和批次的，于2015年投入使用，2019年正式退役，运行时间不超过6年，故障检修记录中无故障修复后再投运的电池单体；对退役铅酸蓄电池组进行核容，同时记录开路电压及内阻信息，将电池单体容量、开路电压、内阻与初始信息进行比较，核对容量低于40％的电池剔除，开路电压低于初始开路电压20％的单体剔除，内阻大于初始内阻的20％的单体剔除，剩下48块电池满足条件，编号准备下一步分级筛选。
⑵将⑴中满足条件的48块电池进行内阻、剩余容量、开路电压三个参数的标准差计算，标准差小于等于5％，即可为直接用于梯次利用的电池组；若标准差大于5％，说明该退役蓄电池组离散度较大，需要进行进一步筛选，剔除偏差较大的电池单体，直至整组电池的标准差小于等于5％可直接利用为止；经过三个参数的标准差计算筛选出由25块变电站退役铅酸蓄电池单体组成的电池组。
⑶将⑵中中满足条件的25块电池串联成组；
⑷结合图1说明25块电池单体之间的连接方式，用一根普通导线连接1号电池正极，1号负极和2号正极采用带有继电器或继电器常开触点的可实现智能断开和导通功能的导线连接，之后的每块电池单体之间均采用此种方法连接，最后一块电池负极采用普通导线连接；每块电池单体的正负极采用带有继电器或继电器常开触点的可实现智能断开和导通功能的导线连接；在组成电池组时，每块单体正负极之间连接的导线处于断开状态(继电器常开触点)，单体与单体之间的导线处于导通状态(继电器常闭触点)，将连接号的电池组备用；
⑸结合图2说明接入农村光伏发电项目的具体形式，农村的光伏系统与光伏逆变器相接，通过光伏逆变器分别连接家庭负荷以及变电站退役储能蓄电池梯次利用电池组；
⑹搭建管理平台和智能客户端，管理平台和智能客户端，其中管理平台由电源模块、单体采集模块、温度采样模块、通道切换模块、均衡控制模块、通讯模块、CPU及其外围电路组成，具备实时测量单体电池电压、电池组总电压、外部工作电源电压、电池环境温度、均衡电压、均衡电流等功能，同时可通过3G、4G、GPRS将数据报送至智能客户端并接受智能客户端的控制。
在智能客户端(比如手机)可以读取电池组单体电压、内阻等参数，通过智能客户端对整组电池单体电压及内阻标准差进行计算，能快速找出引起标准差大的电池单体，通知智能客户端控制导线上的继电器开关即可实现快速切除引发电池组一致性差的单体从而延长梯次利用电池组的使用寿命。
本发明中，首先确立变电站退役铅酸蓄电池分选方法及性能测试评价体系；然后建立变电站退役铅酸蓄电池分级标准；然后筛选后的变电站退役铅酸蓄电池电池重组，确定电池组的连接方法；然后接入农村光伏发电项目；最后搭建管理平台和智能客户端，实现梯次利用电池的远程监控。本发明不改变电池体系组分、不破坏电池结构的前提下，仅通过利用现有的设备，进行少量改造，应用于农村光伏发电项目有效解决农村光伏发电项目存在的问题，成本较低，性价比高，具备较强的使用价值。

Claims (7)

1.一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法，其特征在于：包括以下步骤：
⑴确立变电站退役铅酸蓄电池分选方法及性能测试评价体系；
⑵建立变电站退役铅酸蓄电池分级标准；
⑶筛选后的变电站退役铅酸蓄电池电池重组，确定电池组的连接方法；
⑷接入农村光伏发电项目；
⑸搭建管理平台和智能客户端，实现梯次利用电池的远程监控。
2.根据权利要求1所述的一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法，其特征在于：步骤⑴所述分选包括外观分选和核容数据分选。
3.根据权利要求2所述的一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法，其特征在于：
所述外观分选包括：外观电池变形情况、电池是否破损、电池元件是否受损、电池铭牌信息是否清晰齐全；所述外观分选的标准为：外观无明显的变形；无破损情况；电池功能元件无受损；电池铭牌信息清楚齐全。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法，其特征在于：所述性能测试评价体系包括：
电池单体与整组蓄电池规格型号不一致的剔除；
运行年限超过6年的电池剔除；
故障检修记录中出现故障修复后再投运的电池单体剔除；
退役后核对容量低于40％的电池剔除；
开路电压或者放电结束前电压低于初始开路电压20％的单体剔除；
内阻大于初始内阻的20％的单体剔除。
5.根据权利要求4所述的一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法，其特征在于：步骤⑵所述分级标准为：
根据变电站退役铅酸蓄电池单体内阻，计算整组电池内阻的标准差，标准差小于等于5％，即可为直接用于梯次利用的电池组；若标准差大于5％，说明该退役蓄电池组内阻离散度较大，需要进行进一步筛选，剔除偏差较大的电池单体，直至整组电池的标准差小于等于5％可直接利用为止；
根据变电站退役铅酸蓄电池单体剩余容量，计算整组电池剩余容量的标准差，标准差小于等于5％，即可为直接用于梯次利用的电池组；若标准差大于5％，说明该退役蓄电池组剩余容量离散度较大，需要进行进一步筛选，剔除偏差较大的电池单体，直至整组电池的标准差小于等于5％可直接利用为止；
根据变电站退役铅酸蓄电池单体开路电压，计算整组电池开路电压的标准差，标准差小于等于5％，即可为直接用于梯次利用的电池组；若标准差大于5％，说明该退役蓄电池组开路电压离散度较大，需要进行进一步筛选，剔除偏差较大的电池单体，直至整组电池的标准差小于等于5％可直接利用为止。
6.根据权利要求5所述的一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法，其特征在于：步骤⑶所述的连接方法为：单体的蓄电池采用串联的连接方式，一个单体的负极和另一个单体的正极之间的连接导线上串联有继电器的常闭触点，一个单体的正极和负极之间的连接导线上串联有继电器的常开触点。
7.根据权利要求1所述的一种变电站退役铅酸蓄电池梯次利用的方法，其特征在于：步骤⑸所述的农村光伏项目为：包括光伏发电系统、梯次利用电池组、光伏逆变器和智能电表，所述光伏逆变器的一端连接光伏发电系统、另一端连接梯次利用电池组、第三端连接家庭负荷、第四端通过智能电表连接电网。
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