安科瑞劉鴻鵬

摘要

在“雙碳”目標(biāo)推動(dòng)下，儲(chǔ)能系統(tǒng)成為現(xiàn)代企業(yè)構(gòu)建清潔能源結(jié)構(gòu)的重要支撐設(shè)施。蓄電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)核心部件，其性能狀態(tài)直接關(guān)系到企業(yè)供電系統(tǒng)的安全性與連續(xù)性。安科瑞ABAT100蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，結(jié)合物聯(lián)網(wǎng)與傳感技術(shù)，針對(duì)電池健康狀態(tài)進(jìn)行24小時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備壽命延長(zhǎng)、故障提前預(yù)警、運(yùn)維效率提升。本文結(jié)合系統(tǒng)組成、功能特性及典型應(yīng)用場(chǎng)景，探討其在企業(yè)儲(chǔ)能運(yùn)維中的關(guān)鍵作用與技術(shù)優(yōu)勢(shì)。

1. 引言

隨著新能源利用規(guī)模的擴(kuò)大和對(duì)電力穩(wěn)定性的要求提升，企業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)，特別是UPS系統(tǒng)及其配套的蓄電池組已廣泛部署于數(shù)據(jù)中心、軌道交通、基站、電廠等場(chǎng)所。蓄電池作為后備能源，其“靜態(tài)失效”風(fēng)險(xiǎn)不容忽視。傳統(tǒng)人工巡檢方式不僅效率低，而且容易漏檢。蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)（BatteryMonitoringSystem，BMS）的應(yīng)用，為企業(yè)儲(chǔ)能安全運(yùn)維帶來(lái)了質(zhì)的飛躍。

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2.監(jiān)測(cè)難點(diǎn)

儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電池（特別是鉛酸、磷酸鐵鋰等化學(xué)電池）是整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的“心臟”，而電池監(jiān)測(cè)的難點(diǎn)，主要集中在以下幾個(gè)方面：

2.1 單體電池?cái)?shù)量多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜

一組儲(chǔ)能電池常由幾十到上百節(jié)單體串聯(lián)組成，不同節(jié)之間狀態(tài)差異大；

整組電壓和SOC可能正常，但某個(gè)“落后單體”出現(xiàn)異常就會(huì)拖垮整組，隱蔽性強(qiáng)、后果嚴(yán)重；

傳統(tǒng)的巡檢方式無(wú)法全覆蓋，極易出現(xiàn)“看不見(jiàn)的故障”。

2.2 關(guān)鍵參數(shù)難以準(zhǔn)確采集

監(jiān)測(cè)參數(shù)多樣，且對(duì)精度要求極高：

電壓漂移小但影響大：毫伏級(jí)電壓差異可能代表單體異常；

內(nèi)阻變化不明顯但很關(guān)鍵：內(nèi)阻上升是容量衰減、極板硫化的典型表現(xiàn)，人工或手持儀器難以監(jiān)控；

溫度不均衡易引發(fā)熱失控：特別是高倍率放電或并聯(lián)運(yùn)行時(shí)，溫升快、局部過(guò)熱風(fēng)險(xiǎn)高；

充放電電流瞬變難記錄：無(wú)法捕捉短時(shí)脈沖或過(guò)載波動(dòng)。

2.3 環(huán)境干擾大，數(shù)據(jù)采集不穩(wěn)定

電池室/變電站等現(xiàn)場(chǎng)常有強(qiáng)磁干擾、高濕度、粉塵、震動(dòng)等惡劣環(huán)境；

有線采集易受干擾，無(wú)線監(jiān)測(cè)存在穩(wěn)定性挑戰(zhàn)；

大規(guī)模布線施工難度大，部署和維護(hù)成本高。

2.4 預(yù)警機(jī)制不完善，缺乏“提前量”

傳統(tǒng)系統(tǒng)多為“告警型”而非“預(yù)測(cè)型”，等電壓/溫度過(guò)限才反應(yīng)，往往為時(shí)已晚；

缺少對(duì)落后單體、容量衰減趨勢(shì)、循環(huán)壽命的動(dòng)態(tài)分析模型；

沒(méi)有趨勢(shì)圖、熱圖、偏差分析等“可視化風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別”能力。

2.5 與儲(chǔ)能系統(tǒng)其他設(shè)備難以聯(lián)動(dòng)

電池監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)無(wú)法與EMS、PCS、BMS等系統(tǒng)有效對(duì)接；

缺乏統(tǒng)一協(xié)議或接口標(biāo)準(zhǔn)，形成“數(shù)據(jù)孤島”；

難以參與調(diào)度決策，例如SOC控制、快速切換、故障隔離等策略執(zhí)行。

2.6 后期維護(hù)負(fù)擔(dān)大

無(wú)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電池組需定期人工檢測(cè)，耗時(shí)耗力、成本高、效率低；

現(xiàn)場(chǎng)電池更換、跳線、接觸不良等人為因素也可能影響監(jiān)測(cè)精度；

數(shù)據(jù)追溯性差，歷史趨勢(shì)分析缺失，導(dǎo)致重復(fù)故障難以歸因。

儲(chǔ)能電池監(jiān)測(cè)的難點(diǎn)在于“點(diǎn)多、參數(shù)多、干擾多、變化細(xì)、數(shù)據(jù)碎”，需要系統(tǒng)化、自動(dòng)化、智能化的解決方案。

3. 儲(chǔ)能電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)

ABAT100系列蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是在線電池監(jiān)測(cè)產(chǎn)品，可以提前對(duì)失效的電池進(jìn)行預(yù)警及電池均衡，符合ANSI/TIA-942標(biāo)準(zhǔn)要求。

該系統(tǒng)具有監(jiān)測(cè)電池的電壓、內(nèi)阻與內(nèi)部溫度功能，安裝、維護(hù)與接入非常方便。系統(tǒng)主要由ABAT100-S模塊、ABAT100-C模塊、ABAT100-HS采集器、ATP010KT觸摸屏組成，可通過(guò)采集器查詢告警與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、設(shè)置參數(shù)等，可選配監(jiān)測(cè)平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化集中管理。

3.1 系統(tǒng)組成

ABAT100系統(tǒng)是一套基于分布式結(jié)構(gòu)的蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，核心由以下模塊組成：

ABAT100S單體監(jiān)測(cè)模塊

用于每節(jié)電池的電壓、內(nèi)阻和負(fù)極溫度監(jiān)測(cè)，支持2V、6V、12V三種電池類(lèi)型，安裝便捷，全天候在線。

ABAT100C單組監(jiān)測(cè)模塊

用于整組電池的充放電電流和環(huán)境溫度監(jiān)測(cè)，具備光電隔離功能，支持MODBUS協(xié)議，易于系統(tǒng)集成。

ABAT100HS數(shù)據(jù)采集器

支持最多1組120節(jié)電池的數(shù)據(jù)采集、處理與上傳，自動(dòng)評(píng)估電池剩余容量，生成報(bào)警信息，可對(duì)接第三方平臺(tái)。

ATP系列觸摸屏

用于數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)展示、告警查看與圖表分析，支持RS485、RJ45、USB等多種接口，方便嵌·入式安裝。

3.2 組成架構(gòu)圖

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3.3 關(guān)鍵應(yīng)用功能

多參數(shù)監(jiān)測(cè)：對(duì)電壓、內(nèi)阻、溫度、電流等關(guān)鍵電池參數(shù)實(shí)現(xiàn)24小時(shí)連續(xù)在線采集；

數(shù)據(jù)可視化與告警分析：內(nèi)置告警機(jī)制，支持故障事件查詢與趨勢(shì)圖展示；

壽命評(píng)估與失效預(yù)警：可推算電池性能衰減趨勢(shì)，提前發(fā)現(xiàn)落后單體；

協(xié)議兼容與平臺(tái)對(duì)接：系統(tǒng)支持MODBUS，兼容第三方電力監(jiān)控系統(tǒng)，支持云平臺(tái)統(tǒng)一管理；

高適應(yīng)性與易部署性：模塊化結(jié)構(gòu)，適用于不同電壓等級(jí)與容量規(guī)格的蓄電池系統(tǒng)，安裝無(wú)需專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)。

3.4 系統(tǒng)界面

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4. 應(yīng)用場(chǎng)景

4.1 數(shù)據(jù)中心

ABAT100系統(tǒng)可監(jiān)控UPS配套蓄電池的狀態(tài)，保障“供電屏障”的穩(wěn)定，預(yù)防因單體失效導(dǎo)致的整組故障，電池在線監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)對(duì)蓄電池系統(tǒng)科學(xué)的運(yùn)維管理，監(jiān)測(cè)維護(hù)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障隱患，從而客觀上延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，保障供電安全，降低總體擁有成本。

4.2 通信基站

在鐵塔、5G基站等關(guān)鍵點(diǎn)位，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對(duì)后備電池實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程管理，減少人工維護(hù)頻率，提升響應(yīng)效率，蓄電池在線監(jiān)控系統(tǒng)為鐵塔基站的穩(wěn)定運(yùn)行保駕護(hù)航，可實(shí)現(xiàn)電池參數(shù)實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)，對(duì)電池故障和風(fēng)險(xiǎn)及時(shí)發(fā)出預(yù)警，安裝、維護(hù)和接入極其方便，確保電池安全運(yùn)行。

4.3 石油石化、電廠

應(yīng)用于控制室、罐區(qū)、變電所等關(guān)鍵供電場(chǎng)所，系統(tǒng)可識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)電池與失效單元，預(yù)防因電池故障引起的系統(tǒng)級(jí)事故，電池在線監(jiān)控系統(tǒng)管理石油石化備電系統(tǒng)蓄電池，實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)電池性能指標(biāo)，預(yù)警安全風(fēng)險(xiǎn)電池、失效電池盒性能衰減電池，確保備電系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

4.4 軌道交通

列車(chē)蓄電池用于門(mén)控、照明等逃生系統(tǒng)，ABAT100提供高抗干擾的在線監(jiān)測(cè)能力，助力保障乘客安全，蓄電池在線監(jiān)控系統(tǒng)護(hù)航列車(chē)運(yùn)行安全，具備穩(wěn)定可靠，抗干擾性強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)，數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新匯總到電力監(jiān)控系統(tǒng)，協(xié)助運(yùn)維人員保障列車(chē)后備電池的安全運(yùn)行。

總結(jié)

?蓄電池在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)在企業(yè)儲(chǔ)能運(yùn)維中的價(jià)值已從“可選”轉(zhuǎn)變?yōu)椤皠傂琛薄BAT100系統(tǒng)憑借其高精度、高可靠性和高適配性，為儲(chǔ)能系統(tǒng)提供了完整的“健康監(jiān)控+風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警+智能管理”解決方案。未來(lái)，隨著AI診斷、邊緣計(jì)算和工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)的融合，蓄電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)將成為智能儲(chǔ)能管理不可或缺的核心模塊。

審核編輯 黃宇