广州市珠江船舶物资有限公司

蓄电池是UPS系統中的重要組成部分，其優劣直接關系到整個UPS系統的可靠程度,其容量的正確選擇對UPS系統的正常運行也是至關重要的。电池容量過大會造成投資的浪費，容量偏小又不能滿足UPS後備時間，造成安全事故，還會因电池放电倍率太大，嚴重影響电池使用性能和壽命。

    因此介紹幾種常用的电池容量計算方法以供大家參考。

    壹、恒功率法(查表法)

    該方法是能量守恒定律的體現，蓄电池提供的功率等於後者稍大於負荷消耗功率。

    W負荷≤W电池,P負荷≤P电池,P負荷={P,(VA)×Pf}/η;P电池=电池實際試驗的恒功率數據;P負荷為电池組提供的總功率;P(VA)為UPS標稱容量(VA);Pf為UPS功率因數;η為逆變器轉換效率;Pnc為每cell需要提供的功率;n為機器配置的电池數量;N為單體电池cell數;Vmin為电池單體終止电壓。具體計算步驟如下：

    P負荷={P(VA)×Pf}/η

    Pnc=P負荷/(N×n)

    可以在廠家提供的Vmin下的恒功率放电參數表中，找出P电池等於或者稍大於Pnc的功率值所對應的型號蓄电池。如果表中所列的功率值P电池均小於Pnc。可以通過多組电池並聯的方式達到要求。恒功率法(查表法)是UPS蓄电池容量計算的最常用方法，蓄电池容量及型號的確定是根據對應型號蓄电池實際試驗數據得來的，电池放电功率數據有限，不能滿足所有放电時間下的电池容量計算。不同电壓等級电池和同电壓等級不同容量电池因提供的恒功率與电池容量值沒有線性關系，故不同电壓等級和容量不可簡單的數字換算來配置，需要嚴格按照提供的恒功率來配置。不同品牌蓄电池的產品性能存在差異，放电參數相差較大，顧同容量不同品牌电池也不可以互換。

    蓄电池恒功率數據都來自新电池試驗數據，恒功率法(查表法)並沒有考慮蓄电池的折舊以及溫度的變化，顧該方法適用於UPS蓄电池運行環境穩定，且UPS負荷長時間在額定容量80%以下運行時選用。

    二、估算法

    該方法是和电力公式和蓄电池容量概念的體現。根據YD/T799-2002標準定義，蓄电池容量(AH)是指在標準環境溫度下(25℃)，电池在給定時間指點終止电壓時(1.80v)，可提供的恒定电流(0.1C10)A與持續放电時間(10h)H的乘積(I×T)。

    电力常用計算公式為W=UIt，P=UI。

    根據已經確定的UPS品牌及型號，可知蓄电池組最低电壓Umin。

    I电池=W电池/(U电池×T)=P电池/U电池

    C10=I电池/KChC10蓄电池10小時率容量

    KCh容量換算系數(1/h)--DCF126系列蓄电池不同放电時間不同放电終止电壓下，电池的容量換算表(25℃)。

    在UPS系統中，多數情況負荷容量是保持不變的，而电池組隨著放电時間逐漸降低的，根據P=UI可知电池組放电电流逐漸增大。為了計算方便，選擇蓄电池組的最大工作电流為計算數據。

    具體計算如下：

    Imax电池組提供最大电流

    Umin电池組最底工作电壓值

    Imax={P(VA)×Pf}/(η×Umin)

    C10=I/Kc

    依據計算公式可以看出，由於采用了电池組最低工作电壓值Umin，所以會導致要求的蓄电池組的安時容量偏大的局面。這是因為當蓄电池在剛放电時所需的放电电流明顯小於Imax的緣故。按目前的使用經驗，可以再計算出C10值的基礎上再乘以0.75校正系數。

    三、电源法

    該方法比估算法更全面考慮UPS电池在整個使用期間的电池狀態，在电池運行環境溫度變化較大時，更能準確計算出电池的容量。具體計算方法如下：

    I=(P(VA)×Pf)/U

    Q≥KIT/H(1+A(t-25))

    I电池組电流Q电池組容量(ah)

    K电池保險系數,取1.25T电池放电時間

    H电池放电系數，U蓄电池放电時逆變

    器的輸出电壓(V)(單體电池电壓為1.85V時)A电池溫度系數(1/℃)當放电小時率≥10時，取0.006，當1≤放电率<10時，取0.008，當放电率<1時，取0.01。

    t實際电池所在地最低環境溫度值，所在地有采暖設備時，按15℃考慮，無采暖設備時，按5℃考慮。此方法比較全面的考慮環境因數以及蓄电池容量衰減，UPS滿荷使用機率較大時，或重要使用場合宜選用此方法計算配置电池容量。以後備時間30min的80KVAUPS為例,選用某品牌DCF126-12系列电池進行計算。

    80KVAUPS直流終止电壓為300V及U臨界=300V,直流电壓為348V电池組選用29只12V电池,故N=29,n=6,U終壓=1.75vUPS的功率因子Pf=0.8,逆變器轉換效率η=0.95。

    (1)恒功率法

    P(W)={P(VA)×Pf}/η={80×1000×0.8}/0.95=67368.4(W)

    Pnc=P(W)/(N×n)=67368.4/(29×6)=387.2(W)

    查DCF126-12系列电池恒功率表(表1)可知DCF126-12/120电池終止电壓為1.75v時放电30min电池提供功率為217W。

    电池組數量=387.2/217=1.78

    即:選用2組120ah,計58節120ah电池。

    (2)估算法

    Imax={P(VA)×Pf}/(η×Umin)=(80×1000×0.8)/(0.95×300)=224.6(A)

    查DCF126系列蓄电池不同放电時率不同放电終止电壓下，电池的容量換算表(25℃)(表2)可知KCh=0.98。

    C10=I/KCh=224.6A/0.98=229(Ah)

    按照使用經驗，可在計算的基礎上再乘0.75校正系數。故需要电池安時數為

    229×0.75=172(Ah)。即:可選用1組172h电池可以滿足負載的使用，根據該品牌12v系列蓄电池容量的設計規格,選用計1組12v200ah电池或者2組12v100ah电池，計29節200ah电池，或者58節100ah电池。

    (3)电源法

    Imax={P(VA)×Pf}/(η×U臨界)=(80×1000×0.8)/(0.95×300)=224.6(A)

    Q≥KIT/{Hηk(1+A(t-25))}

    ≥1.25×224.6×0.5/{0.4×0.8(1+A(t-25))}

    ≥438ah

    30min电池的容量換算系數取0.4,(引用該品牌DCF126电池不同放电時率不同放电終止电壓下，电池的容量換算表),溫度為25℃。

    因电池組在實際放电過程中，放电电流明顯小於Imax的緣故，按照使用經驗，可在計算的基礎上再乘0.75校正系數。故需要电池安時數為438×0.75=328.5(Ah)即:選用3組120ah,計87節120ah电池。