空管行业UPS系统蓄电池选型分析

空管行业UPS系统蓄电池选型分析

邓凤林

中国民用航空西南地区空中交通管理局，四川省成都市 610213

前言：在空管供电系统中，UPS不间断电源的重要新不言而喻，后备蓄电池的选择与更换成为了周期性的工作，那究竟是使用2V或12V蓄电池并无统一标准，目前的基础共识主要从建设时期的初设以及成本概算形成选型意见。在空管系统倡导高质量发展的当下，我们应该从哪些方面对UPS蓄电池使用型号进行综合分析并完成蓄电池的容量选型？本文结合某局主要使用的几种品牌蓄电池实际运行情况，针对空管系统在新建UPS系统或蓄电池到限更换中可以从六个方面综合考虑，为2V或12V蓄电池在实际应用中选型提供参考。

一、容量方面

目前，市面上各大生产厂商，常见生产蓄电池型号中12V 蓄电池以10-200AH为主（个别品牌可达到250AH），2V蓄电池以200-3000AH为主。

在空管系统建设中，管制大楼主用UPS系统蓄电池容量需求大于200AH时，可选用2V电池组，或多组12V电池组并联。从电池组均衡充电需要出发，UPS 蓄电池组并联数量不宜超过4 组，当蓄电池容量需求大于800AH 时（不同品牌12V 蓄电池最大容量不同，不同品牌UPS 母线电压不同，容量略有浮动），则宜选择2V 电池组。

二、数量方面

2V蓄电池与12V蓄电池内部均由2V电池单体构成，2V蓄电池含1个电池单体，12V蓄电池由6个2V电池单体串联组成。

使用蓄电池工作的设备，必须在其额定的直流电压下工作，超出范围时将无法正常运行，因此选用2V蓄电池，其单组数量为选用12V蓄电池的6倍。

三、放电能力

单只蓄电池在一定时间内能够提供的放电功率，由蓄电池的电压等级及安时数决定，由于电池组总电压固定，不能改变单组电池数量，如需改变放电功率，只能通过使用不同安时数的蓄电池或改变电池组数量的方式。目前市面上常见蓄电池型号，12V蓄电池以10-200AH为主（个别品牌可达到250AH），2V蓄电池以200-3000AH为主。

某管制大楼UPS以400V电压放电15分钟进行计算，单组12V200AH电池可提供的放电功率在113KW左右，因此使用12V蓄电池，单组电池最大能提供113KW放电功率，如放电功率增加，需要增加电池组数量；使用单组2V400AH蓄电池，单组电池至少能提供113KW放电功率，如负载较低，后备时间将大于15分钟。

蓄电池组常态下不超过4组并联，否则蓄电池组之间因电池劣化程度不一致造成电压不均，使得电池寿命缩短。

四、重量、体积

同等容量下单只2V 蓄电池重量约为12V 电池的20%，单只2V电池更轻，当后期需要少量更换蓄电池时，2V电池的搬运更加轻便。（2V400AH蓄电池约为25KG，12V100AH蓄电池约为30KG，12V150AH蓄电池约为40KG），同等电压、同等容量的情况下，一组2V蓄电池组成的电池组总重量比12V 蓄电池组成的电池组重10%—15%，即使用2V电池需要建筑物更大的承重能力。组成蓄电池组时，在同等电压、同等容量的情况下，一组2V蓄电池组成的电池组总体积比12V蓄电池组成的电池组大15%—30%，即使用2V电池需要更大的安装空间。

五、可靠性

由于2V蓄电池与12V蓄电池内部均为2V电池单体（cell）构成。因此，对于一定的直流电压等级，无论采用2V或12V蓄电池，单组电池的2V电池单体总数（cell）是相等的，由2V电池单体（cell）故障导致电池组不可用对于2V电池与12V电池的风险是一致的。

12V蓄电池内部2V单体电池在生产时已由工厂组装连接且不可拆卸，现场端子、铜排、电缆连接较少；2V蓄电池现场端子、铜排、电缆连接较多，因连接处氧化、腐蚀、碰撞等因素形成的风险更高。故12V蓄电池因连接问题造成故障的风险相对较低。但由于12V蓄电池不可拆卸，当内部6个电池单体任意一个故障时，需要整只更换。

在测试蓄电池电力参数时，2V电池可以对每个电池单体进行测试，而12V电池为6个电池单体的总和进行测试。使用2V电池能更精细的检查电池状态，但是测试数据较多，人工检测工作量较大，在有电池监控系统的条件下，使用2V蓄电池可以更好的监控电池状态。

六、经济性

目前2V电池普遍为长寿命设计，12V电池分短寿命设计

与长寿命设计两种，蓄电池的经济性需考虑建设投资，实际

使用寿命等因素，为便于直观比较，采用计算年平均使用成

本进行比对。

从市场调研数据看同品牌蓄电池，选用2V电池比12V电池价格高15-30%，安装材料人工等高5%左右。根据某品牌实际使用情况数据表明，按设计寿命平均至每年后，2V 电池使用成本相较12V 电池高15%；按实际使用寿命值平均至每年后，2V电池价格比12V电池高0.6%。单从蓄电池价格比较，2V 电池初期建设费用更高，但由于使用寿命相对较长，平均到每年的费用，两种电池差异不大。如安装蓄电池监控系统，由于2V电池数量更多，蓄电池监控系统的投资会增加4-5倍。

七、选择建议

由于12V蓄电池组在电池数量、电池重量、占地空间、初期建设投资、蓄电池监控系统投资等方面具备明显优势，建议UPS 系统在4 组12V 电池满足容量需求的情况下优先选择12V电池，根据实际在用UPS 母线电压情况，建议小于等于下表容量的UPS 选择12V 电池，高于下表容量的UPS选择2V电池。

结语

综上所述，当下在研发 UPS 电源蓄电池工作上，已经产生了较高的经济效益、社会效益。在未来的发展中，需要更加高度的重视科学的运用 UPS 电源蓄电池，并且做好严格的维护。所有的工作内容部署，均应该采取先进的路线处置，提升工作质量和效率。

参考文献

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[3]肖鑫,王新芳.数据中心UPS蓄电池在线更换实战经验总结[J].智能建筑电气技术,2021,15(02):95-97.

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