變電站鉛酸蓄電池維護“老大難”問題可解
來源:中國電力報作者:馬建勝日期:2016-12-26瀏覽:0
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長期以來,作為電力系統(tǒng)的重要組成部分,變電站的運維涉及方方面面,其運維工作的重要和責(zé)任的重大不言而喻。然而,在日常運行維護過程中,運維人員經(jīng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計發(fā)現(xiàn),近幾年的閥控式鉛酸蓄電池(以下簡稱“蓄電池”)使用壽命難以達到設(shè)計壽命,如蓄電池的設(shè)計壽命為10~12年,而大部分的蓄電池實際使用壽命只有6~8年。
近年來,變電站運維人員嘗試采用革新性技術(shù)手段,通過補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,所以在很長的時間內(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?!睋?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,目前電網(wǎng)對蓄電池進行的管理策略也讓蓄電池維護人員面臨巨大的壓力:一方面,蓄電池沒有達到設(shè)計壽命,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В褂脡勖蟠罂s短?!敝苷鼙硎?,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)濟損失。同時,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)濟效益和社會意義。
革新:補充修復(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?!笆袌錾铣R姷拿}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,該蓄電池是可以進行修復(fù)的?!敝苷芙忉?,對于具備修復(fù)價值的鉛酸蓄電池,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,從而達到疏通負(fù)極板空隙、促進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,使用修復(fù)液進行活化修復(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)高溫老化試驗鑒定,用該修復(fù)技術(shù)修復(fù)后的蓄電池可達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14個月,運行情況良好。
據(jù)悉,蓄電池再生修復(fù)推廣工作同時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,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)省費用約180萬元。
前景:加強全生命周期管理實現(xiàn)報廢蓄電池二次應(yīng)用
泓淮鉛酸蓄電池修復(fù)技術(shù)不僅解決了變電站運維人員在蓄電池維護中的大問題,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。實際上,變電站直流系統(tǒng)的蓄電池折舊計算后的年使用成本并不低,且現(xiàn)有管理策略并不完善,迫切需要對其進行全生命周期成本研究,建立對變電站蓄電池組的運行維護、修復(fù)再利用及退役報廢全過程進行管理的最優(yōu)方案,從而提高企業(yè)的綜合經(jīng)濟效益。
為此,紀(jì)哲夫與團隊成員一道,對上百節(jié)電池進行試驗,分析數(shù)據(jù)后得出,目前經(jīng)濟效益最高的運行方式,就是蓄電池容量降到70%以后,使用修復(fù)液對其進行二次輕度修復(fù)。
“電力系統(tǒng)中過早報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,從而實現(xiàn)報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)的價值,更加方便企業(yè)、家庭用電,對電網(wǎng)的發(fā)展意義重大。
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