风电机组变桨铅酸蓄电池性能与使用寿命研究
龙源（北京）风电工程技术有限公司 2018 年10月 18日
一、研究背景
二、主要研究内容
四、社会效益及其价值
三、主要创新点及内涵
目 录
一、研究背景
研究背景
龙源集团风电机组总装机量有1万余台，其中，使用铅酸蓄电池作为变桨后备电源的风电机组共计3315台。全国使用铅酸蓄电池机组约有3万余台。 国内外均按照厂家规定的2年或3年的周期统一更换。
全国每年更换变桨蓄电池费用 约2.8亿元 费用高
研究背景
?3柜
?54块
更换工作量大 环境污染 资源浪费 费用高
＝
是否必要
二、研究主要内容
研究内容
确定铅酸蓄电池测试方法
测试在用蓄电池性能数据
确定蓄电池更换标准
分析影响蓄电池寿命因素
计算蓄电池使用寿命
制定蓄电池更换周期
更换周期差异化分类
研究内容
采用3C核对放电法，C=7.2Ah，放电电流为21.6A 测试全国14个不同区域的风电场、使用不用年限的1300块蓄电池 经测试，容量在80%以上的蓄电池占总数量的79%，容量在50%-80%之间的蓄电池占总数的11%，容量小于50%的仅占10%（主要在海南、福建）。
研究内容
理论计算
W(单块蓄电池) = 电压×容量 = 12V×3.6Ah = 43.2Wh
W(18块蓄电池) = W(单块蓄电池) ×18 = 43.2Wh ×18 = 777.6Wh
W(一次顺桨) = 电池电压×放电电流× 放电时间=216V×22A×13s=17.2Wh
可顺桨次数 =
W(18块蓄电池）
一次顺桨做功
=
1555.2Wh
17.2Wh
=45次
研究内容
《IEEE Std 1188-2005电池测试维护标准》中第8条规定：“更换电池的标准是其容量低于80%或不能满足应用容量裕度，即没有足够的容量来满足直流系统的负载要求”
《NB_T 31018-2011 风力发电机组变桨控制系统技术规范》中第4.2.9规定，“电池组的容量应满足在桨叶规定载荷情况下完成3次紧急顺桨动作的要求”也就是6%容量即可满足要求。
*蓄电池安全容量下限设定为50%。 接近6%的8倍，在蓄电池正常放电的情况下可至少顺桨20次。 结论：按原更换周期换下90%电池的容量在50%以上，可继续使用，因此，更换周期明显过于保守，存在过度更换现象。
鉴于风电变桨蓄电池应用条件的特殊性和高安全性要求。
研究内容
环境温度
高温可以提高铅酸蓄电池的性能，加剧铅酸蓄电池内的化学反应，但是同时不利的化学反应也会加快，会引起腐蚀、析气和活性物质脱落，从而缩短蓄电池寿命。 低温会导致蓄电池电解液粘度增大，化学反应阻力增加，可充入电量减小，放电能力降低，但一般不会影响电池寿命。
放电深度、循环次数
每次放电容量约为2%，为浅循环，循环寿命可达数千次；按每周急停顺桨1次计算，10年内急停顺桨共计520次，远小于数千次的浅循环寿命。无影响。
充电电压
充电器主要由AEG、SSB、能健三家公司生产，采用充电电压、电流控制技术和温度补偿技术，正常浮充电压在13.5-13.7V之间。
*温度是影响电池寿命和更换周期的第一要素。
研究内容
蓄电池温度与寿命关系曲线
根据蓄电池十度法则，“温度每升高10℃，蓄电池寿命降低一半”。图为松下电池不同温度下的理论使用寿命。
20℃，10年
30℃，5年
40℃,2.5年