長期以來，作為電力系統(tǒng)的重要組成部分，變電站的運(yùn)維涉及方方面面，其運(yùn)維工作的重要和責(zé)任的重大不言而喻。然而，在日常運(yùn)行維護(hù)過程中，運(yùn)維人員經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，近幾年的閥控式鉛酸蓄電池(以下簡稱“蓄電池”)使用壽命難以達(dá)到設(shè)計(jì)壽命，如蓄電池的設(shè)計(jì)壽命為10~12年，而大部分的蓄電池實(shí)際使用壽命只有6~8年。
近年來，變電站運(yùn)維人員嘗試采用革新性技術(shù)手段，通過補(bǔ)充泓淮鉛酸蓄電池修復(fù)液分解硫酸鹽化產(chǎn)物硫酸鉛晶體，修復(fù)再生成功率超過95%，既提高了資源的利用效率，也減少了污染的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)了對廢舊鉛酸蓄電池的再生利用。
挑戰(zhàn)：蓄電池更換周期縮短造成經(jīng)濟(jì)損失與環(huán)境污染
“由于蓄電池具備安全性高、成本低、生產(chǎn)工藝成熟的優(yōu)點(diǎn)，所以在很長的時(shí)間內(nèi)，變電站仍采用110伏、220伏鉛酸蓄電池組作為電力調(diào)度、控制的后備電源。”據(jù)在南方電網(wǎng)廣州供電局從事變電站直流系統(tǒng)技術(shù)研究工作的周哲介紹，投入電網(wǎng)使用的蓄電池，使用3~5年后，其容量已經(jīng)低于國家要求的不低于標(biāo)稱容量80%的要求。
同時(shí)，目前電網(wǎng)對蓄電池進(jìn)行的管理策略也讓蓄電池維護(hù)人員面臨巨大的壓力：一方面，蓄電池沒有達(dá)到設(shè)計(jì)壽命，不能輕易更換新蓄電池;二是即使允許更換新蓄電池，整個審批流程相當(dāng)漫長，在審批期間讓蓄電池帶病工作，嚴(yán)重影響直流系統(tǒng)的安全，也影響到電網(wǎng)的可靠運(yùn)行。
“在使用過程中，由于電解液揮發(fā)、負(fù)極硫化、正極板柵軟化、熱失控、隔膜失效、自放電等原因?qū)е滦铍姵靥崆笆�，使用壽命大大縮短。”周哲表示，由于蓄電池提前失效，蓄電池更換周期縮短，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)，由于鉛酸蓄電池中鉛極板含量超過70%，硫酸及懸浮的含鉛化合物約占20%，屬于危險(xiǎn)固體廢棄物，與環(huán)保理念背道而馳。
由此可見，如果能對這些蓄電池進(jìn)行修復(fù)再生，既可減少廢舊蓄電池對環(huán)境的破壞，又可節(jié)約大量自然資源和能源，并且能為企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)利益。因此，蓄電池修復(fù)再生技術(shù)具有非常重要的經(jīng)濟(jì)效益和社會意義。
革新：補(bǔ)充修復(fù)液分解硫酸鉛晶體電池容量恢復(fù)95%以上
然而，電池修復(fù)再生并不是一件容易的事。“市場上常見的脈沖修復(fù)法、多頻譜諧振修復(fù)等方法都采用了，蓄電池修復(fù)后容量提升非常有限，最長的一次僅使用了2個月。”周哲回憶，2014年，一種全新的蓄電池再生修復(fù)技術(shù)改變了他的認(rèn)知。他介紹，該技術(shù)通過補(bǔ)充泓淮鉛酸蓄電池修復(fù)液，可分解硫酸鹽化產(chǎn)物硫酸鉛晶體。
而硫酸鉛晶體分解，是分解出金屬鉛、二氧化鉛兩種活性物質(zhì)，讓這些物質(zhì)恢復(fù)成蓄電池的化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)。這樣便可降低蓄電池的內(nèi)阻，并能有效防止晶體再次形成，實(shí)現(xiàn)蓄電池修復(fù)再生。與傳統(tǒng)脈沖修復(fù)對比，泓淮鉛酸蓄電池修復(fù)液修復(fù)技術(shù)大大降低對蓄電池本體的破壞。
“蓄電池硫酸鹽化是不可避免的，但在這之后，只要其物理結(jié)構(gòu)沒有發(fā)生嚴(yán)重?fù)p傷性變化，該蓄電池是可以進(jìn)行修復(fù)的。”周哲解釋，對于具備修復(fù)價(jià)值的鉛酸蓄電池，加入泓淮鉛酸蓄電池修復(fù)液后，使用智能修復(fù)設(shè)備對電池施加安全電壓，修復(fù)液起催化的作用，促進(jìn)原本難溶的硫酸鉛晶體分解，并還原成鉛及二氧化鉛活性物質(zhì)回到電解液中，從而達(dá)到疏通負(fù)極板空隙、促進(jìn)電解液和極板活性物質(zhì)充分接觸反應(yīng)、恢復(fù)鉛酸蓄電池容量的目的。
經(jīng)試驗(yàn)，使用修復(fù)液進(jìn)行活化修復(fù)后，蓄電池容量基本都恢復(fù)到標(biāo)稱容量的95%以上，甚至高達(dá)100%，而蓄電池內(nèi)阻也恢復(fù)到出廠水平。使用壽命方面，經(jīng)高溫老化試驗(yàn)鑒定，用該修復(fù)技術(shù)修復(fù)后的蓄電池可達(dá)3年以上。
據(jù)周哲介紹，加入的泓淮鉛酸蓄電池修復(fù)液無腐蝕性，對蓄電池內(nèi)部沒有影響，不會造成電池開路，安全性明顯。目前廣州供電局第一組經(jīng)修復(fù)后的蓄電池已于去年9月在變電站重新投入使用，至今已長達(dá)14個月，運(yùn)行情況良好。
據(jù)悉，蓄電池再生修復(fù)推廣工作同時(shí)也在深圳供電局開展。今年初，蓄電池修復(fù)再生研究在該局正式立項(xiàng)，至今已修復(fù)蓄電池7組，容量恢復(fù)到額定容量95%以上，目前已投入變電站運(yùn)行。該局從事變電站直流系統(tǒng)技術(shù)研究工作的紀(jì)哲夫算了一筆賬，深圳供電局變電站目前在運(yùn)蓄電池約480組，若按使用壽命8年來算，一年下來平均就得更換60組電池，但若通過科學(xué)修復(fù)使電池可用12年，那么年均只需更換40組電池，可為企業(yè)每年節(jié)省費(fèi)用約180萬元。
前景：加強(qiáng)全生命周期管理實(shí)現(xiàn)報(bào)廢蓄電池二次應(yīng)用
泓淮鉛酸蓄電池修復(fù)技術(shù)不僅解決了變電站運(yùn)維人員在蓄電池維護(hù)中的大問題，還為蓄電池的全生命周期管理提供了科學(xué)手段。
紀(jì)哲夫介紹，在電力行業(yè)中，現(xiàn)有國內(nèi)外對低壓及二次設(shè)備等資產(chǎn)值較低的設(shè)備在全生命周期成本的研究較少，更偏重于資產(chǎn)值相對較高的高壓一次設(shè)備。實(shí)際上，變電站直流系統(tǒng)的蓄電池折舊計(jì)算后的年使用成本并不低，且現(xiàn)有管理策略并不完善，迫切需要對其進(jìn)行全生命周期成本研究，建立對變電站蓄電池組的運(yùn)行維護(hù)、修復(fù)再利用及退役報(bào)廢全過程進(jìn)行管理的最優(yōu)方案，從而提高企業(yè)的綜合經(jīng)濟(jì)效益。
為此，紀(jì)哲夫與團(tuán)隊(duì)成員一道，對上百節(jié)電池進(jìn)行試驗(yàn)，分析數(shù)據(jù)后得出，目前經(jīng)濟(jì)效益最高的運(yùn)行方式，就是蓄電池容量降到70%以后，使用修復(fù)液對其進(jìn)行二次輕度修復(fù)。
“電力系統(tǒng)中過早報(bào)廢的那些鉛酸蓄電池，配合科學(xué)的鉛酸蓄電池修復(fù)技術(shù)修復(fù)后，可以大刀闊斧應(yīng)用到光伏發(fā)電儲能、家庭儲能、儲能電站中，從而實(shí)現(xiàn)報(bào)廢鉛酸蓄電池的二次應(yīng)用，延長其壽命，減少鉛酸蓄電池的使用量，降低這類電池對環(huán)境的污染。”紀(jì)哲夫認(rèn)為，儲能的發(fā)展可以緩解高峰無電可用、低峰電無人用等問題，大大提升電力系統(tǒng)的價(jià)值，更加方便企業(yè)、家庭用電，對電網(wǎng)的發(fā)展意義重大。
中國首套商業(yè)化電池儲能系統(tǒng)
在該項(xiàng)目中，南都電源作為工程總承包商，提供總體設(shè)計(jì)、采購、建造和系統(tǒng)整合服務(wù)，同時(shí)還提供隨后的用電管理、運(yùn)營和維護(hù)等一系列服務(wù)。該項(xiàng)目的完工標(biāo)志著南都電源已在儲能系統(tǒng)商業(yè)化領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位。
儲能系統(tǒng)是應(yīng)用于智能電網(wǎng)、分布式發(fā)電、可再生能源整合和微電網(wǎng)以及電動汽車開發(fā)的主要技術(shù)之一。它用于發(fā)電、輸配電和電表后端領(lǐng)域，提供高峰調(diào)節(jié)、頻率控制和供電可靠性改進(jìn)等服務(wù)。尤其是，儲能系統(tǒng)很大程度上改善了可再生能源整合的接受能力，并且集中推進(jìn)了可再生能源的開發(fā)和利用。
作為儲能系統(tǒng)行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者，南都電源已在鋰離子技術(shù)、鉛碳技術(shù)、儲能系統(tǒng)解決方案創(chuàng)新和市場開發(fā)領(lǐng)域取得了巨大突破。到2016年年底，南都電源承包并建成了800多兆瓦時(shí)的儲能系統(tǒng)，主要用于高峰調(diào)節(jié)、頻率調(diào)節(jié)和可再生能源整合。公司部署的項(xiàng)目遍布世界各地，包括中國、印度、加拿大、新加坡、印度尼西亞和巴基斯坦。
除了建成首套商業(yè)化儲能系統(tǒng)之外，南都電源目前還在建造中國最大的工業(yè)園儲能系統(tǒng)，總?cè)萘繛?5MW/120MWh。同時(shí)，南都電源還為加拿大太陽能發(fā)電站和印度國家電網(wǎng)提供用于頻率調(diào)節(jié)的儲能系統(tǒng)。
南都電源總裁對智能能源尤其是儲能系統(tǒng)很有信心，他表示：“在每千瓦時(shí)成本不斷縮減的基礎(chǔ)上，南都電源未來將繼續(xù)在儲能系統(tǒng)商業(yè)化領(lǐng)域推行‘投資+運(yùn)營’這一新型商業(yè)模式，通過不斷開展智能能源的創(chuàng)新、技術(shù)改進(jìn)和推廣，為世界能源的可持續(xù)發(fā)展做出貢獻(xiàn)。” |
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