目前，全国都在掀起一股数字化的浪潮，作为科技发展的产物，各个领域的数字化成为必然。蓄电池作为电厂通信、指挥调度的核心，还存在看不见、摸不着的状态，这个现象严重阻碍了数字化电厂、智能化电厂发展的需要。传统的蓄电池在线监测技术，即使检测到每个蓄电池单体的电压正常、内阻正常、温度正常，它都没有能力定义蓄电池组性能是正常的、是好的。蓄电池单体的电压正常、内阻正常、温度正常是蓄电池组性能好的必要条件而不是充分条件。 依托蓄电池在线监测系统（BMS）估算蓄电池组性能的缺陷技术已经导致很多事故的发生，国内外蓄电池专家已经充分意识到这个BMS的危害，纷纷转移、回归到依赖蓄电池核对容量放电的这个轨道上来。按照国际规范，采用0.1C恒流放电，获得的结论就是蓄电池容量的评估依据，科学、客观，不容置疑！蓄电池核对容量放电的技术，原则上满足8个小时或以上的0.1C恒流放电，都可以获得蓄电池合格的结论。但是，市场上存在依赖假负载发热式的蓄电池核对容量放电产品，也存在升压方式，把蓄电池能量输出到负载消耗的核对容量放电技术，也存在把蓄电池能量转变为交流电，采用逆变并网方式的蓄电池核对容量放电技术。本文从电厂蓄电池可视化、智能化操作以及节能精益管理需要的角度，对各种蓄电池核对容量技术进行剖析，提供蓄电池逆变并网充放电技术案例给大家参考。
1 蓄电池核对容量放电技术简要介绍
蓄电池核对容量放电，是一个存在明确定义，明确要求的专业工作。蓄电池离线方式的核对容量放电，本文不做介绍。这里介绍的蓄电池核对容量放电，都是指蓄电池在线放电。不管任何情况下，我们强调这个蓄电池核对容量放电必须具备安全电源、蓄电池作为备份接入，任何单独的、没有备份的蓄电池组核对容量放电均不允许！蓄电池组核对容量放电，原则上遵循0.1C恒流放电方式。
蓄电池组核对容量放电终止条件如下：
1：蓄电池单体电压低于1.8V；
2：蓄电池组总电压低于N*1.8V，（N是蓄电池单体数量，2V蓄电池单体，N=1，12V蓄电池单体N=6）；
3：蓄电池组放电容量满足要求；
4：蓄电池组放电时间满足要求；
5：蓄电池单体温度高；
6：交流停电；
7：其他异常告警，
1.1假负载发热放电方式
假负载发热放电方式，是一种传统的蓄电池放电方式。基本原理图如下图1所示：
图1 假负载发热放电机原理框图
图中，电流互感器检测蓄电池的放电电流，由于蓄电池放电过程中，蓄电池组的电压会逐步下降，为保证蓄电池处于恒流放电状态，则需要各个发热器的控制开关跟随蓄电池组的总电压变化调整。实际应用中，图中的发热器一般采用PTC发热器来实现，出现任何异常时，这些发热片会因为温度过高而呈现很大的电阻，阻碍蓄电池组继续放电。这个假负载发热放电方式存在一系列的安全隐患，主要体现如下：
1：蓄电池放电过程现场发热，需要强大的通风、排风系统保证现场热量的散发；
2：蓄电池放电过程产生大量的热量，可能影响周边其他设备的正常工作；。
3：发电现场不能无人值守；
4：大量的能源损耗；
5：通风、空调冷却额外浪费更多的电能；
6：全程必须多人值守，工作时间长，劳动疲劳强度大。
1.2升压放电方式
蓄电池升压放电方式是研究蓄电池远程核对容量放电技术进程中的过程产品。部分技术人员为了规避蓄电池核对容量过程中的蓄电池的能量释放问题，提出了这个蓄电池通过升压方式，通过内部的一个升压电路，完成蓄电池能量对负载的输出。
图2 蓄电池升压方式核对容量放电示意图
这个蓄电池升压放电的原理非常简单，图中的继电器闭合时，升压模块被旁路，蓄电池组恢复到常态化的工作模式。这个升压模块，最简单的实现方式是采用BOOST升压方式，这个方式具备最低的成本，最简洁的控制模式。但是，也有个别操控BOOST程序能力不够的技术人员提出采取隔离DC/DC的模式来实现，认为可以更好掌控升压过程的电压输出，避免出现母线输出电压过高而损坏设备。由于这个升压放电技术属于过渡性产品，我们这里不做详细介绍。下面，罗列一下这个产品的缺点，让大家对照参考。
1：由于采用负载作为蓄电池恒流放电的负载，当负载电流较小时，不能满足0.1C恒流放电要求，则这个蓄电池放电结论没有意义。
2：此方案适合低电压，小功率放电场景，比如100A以下的48V通信蓄电池核对容量放电。
3：蓄电池置换、负载变化，均可能导致这个升压放电系统作废。
1.3逆变并网放电方式
蓄电池逆变并网的核对容量放电方式，从研发到投入使用差不多经历了10年的时间。很多人对逆变并网，把蓄电池的直流电逆变成为交流电并且并网，有很多的理解误区。
我们下面展开来描述，力求大家对逆变并网技术有更深刻的了解。图3是蓄电池逆变并网放电系统示意图。
图3 蓄电池逆变并网放电系统意图
误区一：蓄电池逆变并网的能量损耗问题。很多人错误地认为，蓄电池逆变并网输出的能量，需要在本地的交流负载消纳，如果本地交流负载消纳不了，这个逆变并网就不能进行。首先，很多人对交流电网不了解，根深蒂固地认为逆变到电网的能量一定要有负载损耗掉，其实，他不知道电网的变压器空载就需要损耗很多的能量，也就是说即使我们的交流电力线上是空载，也不需要担心逆变并网的能量损耗问题。
在实际应用中，我们是采用0.1C按照10小时率对蓄电池进行逆变并网放电，那么，平时这个交流电经过整流器对蓄电池充电的电流最少满足0.2C的充电电流或者以上，也就是当我们具备较大功率的蓄电池逆变并网功率时，实际上，站用变压器也需要具备较大的功率输出，自然，变压器消纳的交流电功率自然也较大，满足空载消纳蓄电池逆变并网功率输出的需要。如果有幸让站用变压器的次级功率可以反馈到初级，在初级变压器体现出来也仅仅是线路损耗少许降低而已。不要把“一个蝴蝶的翅膀扰动导致地球某地出现龙卷风”的幻想应用到电力系统来。
我们进行了大量的实际测试，一个700KW的站用变压器没有带任何负载的情况下，蓄电池逆变并网放电功率达到50KW时，变压器次级输出的交流电的电压、相位、频率、功率因数、纹波等电力电能信息基本没有变化！
误区二：担心交流停电时蓄电池逆变并网继续放电，导致交流电力线产生不安全因素。
任何涉及并网发电的场景，都需要满足强制性“金太阳”测试，满足孤岛效应的需要。也就是外部交流停电时，逆变并网系统马上停止工作，恢复现场。
2 电厂节能与精益管理需要
2.1 核对容量放电能量损耗分析
我们拿电厂通常使用的220V，1600AH蓄电池组的核对容量放电进行数据分析，从节能及精益管理的角度，评估蓄电池核对容量放电采用的技术方案。
220V蓄电池组，常态下104个蓄电池，部分地方采用108个2V蓄电池单体。蓄电池组电压按照每个蓄电池单体浮充电压2.25V计算，蓄电池组最高电压VMAX=108*2.25=243V，蓄电池组按照0.1C恒流放电，放电电流I=160A，那么，最大的蓄电池核对容量放电功率P=UI=243V*160A=38.88KW。
这个放电功率，如果采用发热假负载实现，等同于40个1KW的电炉同时工作，带来的巨大的热量产生。
发热负载放电每小时释放38.88度电的热量，要带走这个热量，起码需要更大的空调电费支出。
升压放电方式在这个功率下的蓄电池放电不具备可能性，这里不做讨论。
显然，采用蓄电池逆变并网方式进行核对容量放电，是节能的最佳选择。
2.2 核对容量人力成本损耗分析
传统的发热负载蓄电池核对容量放电，原则上需要4个人员参与。
第一步：申请对电厂蓄电池核对容量放电，提交申请报告。
第二步：领导审批后，准备蓄电池核对容量放电设备。
第三步：现场安装蓄电池核对容量放电设备。最简单的安装时间2个小时。
第四步：进行蓄电池核对容量放电，10个小时。
第五步：蓄电池放电后，人工进行预充电，充电时间3-4小时。
第六步：拆除设备，2个小时。
第七步：形成测试报告：4个小时。
比对人工核对容量带来的设备安装，长时间高劳动强度，施工安全等一系列的问题，出于精益管理要求，显然，选择蓄电池逆变并网放电，整个蓄电池充放电过程智能化，也是数字化电厂技术发展的必然。
3 技术方案与精益管理结合
在决定采用逆变并网方式对蓄电池进行核对容量充放电后，我们需要对具体的实施方案结合电厂的精益管理进行论证。图4是一个推荐的蓄电池核对容量充放电系统框架图。
图4 蓄电池逆变并网充放电系统框图
从图4可以发现，这个蓄电池逆变并网放电系统框架图显示，这个方案具备全自动、远程操作的全部功能。
我们根据这个系统框图，结合电厂蓄电池组电压、蓄电池容量、负载电流、负载瞬态冲击电流因素进行分析，发现这个系统图中的“电控开关”和两个“保护模块”如果采用自动控制，需要很高的配置，造价自然也比较高。
结合电厂精益管理的需要，也从电厂安全生产的角度，我们把这个方案的“电控开关”和两个“保护模块”开关全部采取人工控制，节约了成本。
结合电厂精细管理，预留人工操作的开关，需要操作人员进行巡视后再“一键放电”，增加了蓄电池逆变并网充放电操作的安全性。
4 结论
蓄电池逆变并网充放电系统是目前电厂蓄电池智能运维的关键技术，是数字化电厂发展的必然，它避免传统发热负载放电造成的能源浪费，节能环保又不影响电网电能质量。该项技术正越来越广泛的应用于电网、水电厂、火电厂、指挥中心等需要安全供电、保电的场合。我们实施的220V、2000AH蓄电池组逆变并网充放电系统，是目前世界上最大功率的蓄电池逆变并网充放电系统，可以实现50KW的蓄电池能量逆变并网回馈到电网，实际运行表明，蓄电池逆变并网后电网各项指标均在标准范围内，对电厂的电能质量没有任何的干扰和影响。蓄电池逆变并网充放电技术在数字化电厂、电厂智能运维中有非常重要的作用。
参考文献
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作者简介
方福铭（1972-），男，工程师，主要研究方向为电厂变电检修管理。
陈山森（1981-），男，工程师，主要研究方向为电厂变电检修管理。
