機房中鉛酸蓄電池的性能參數(shù)及優(yōu)缺點

1、前言：隨著各行業(yè)數(shù)據(jù)中心機房建設的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心機房的設備承載壓力逐漸擴大，機 房中鉛酸蓄電池也叫閥控密封式鉛酸蓄電池，高頻開關電源、不間斷電源（UPS）等電源設 備的數(shù)量也隨之急劇增加，從而使得蓄電池得到了廣泛應用，下面詳解數(shù)據(jù)中心機房中鉛酸 蓄電池的性能參數(shù)及優(yōu)缺點。1鉛酸蓄電池的電性能用下列參數(shù)量度：1、容量電池容量是指電池儲存電量的數(shù)量，以符號C表示。常用的單位為安培小時，簡稱安時 （Ah）或毫安時（mAh），電池的容量可以分為額定容量（標稱容量）、實際容量。（1）實際容量實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積， 單位為Ah。（2）額定容量額定容

2、量是電池規(guī)定在在25C環(huán)境溫度下，以10小時率電流放電，應該放出最低限度 的電量（Ah）放電率是針對蓄電池放電電流大小，分為時間率和電流率，放電終止電壓。鉛蓄 電池以一定的放電率在25C環(huán)境溫度下放電至能再反復充電使用的最低電壓稱為放電終了 電壓，額定容量，固定鉛酸蓄電池規(guī)定在25C環(huán)境下，以10小時率電流放電至終了電壓所 能達到的額定容量。10小時率額定容量用C10表示。10小時率的電流值為22、儲存性能蓄電池在貯存期間，由于電池內(nèi)存在雜質(zhì)，如正電性的金屬離子，這些雜質(zhì)可與負極活 性物質(zhì)組成微電池，發(fā)生負極金屬溶解和氫氣的析出。又如溶液中及從正極板柵溶解的雜質(zhì)， 若其標準電極電位介于正極和負

3、極標準電極電位之間，則會被正極氧化，又會被負極還原。 所以有害雜質(zhì)的存在，使正極和負極活性物質(zhì)逐漸被消耗，而造成電池喪失容量，這種現(xiàn)象 稱為自放電。電池自放電率用單位時間內(nèi)容量降低的百分數(shù)表示：即用電池貯存前（C10）（C10”） 容量差值和貯存時間T（天、月）的容量百分數(shù)表示。3、循環(huán)壽命蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱為一次循環(huán)（一個周期）。在一定放電條件下，電池工 作至某一容量規(guī)定值之前，電池所能承受的循環(huán)次數(shù)，稱為循環(huán)壽命，各種蓄電池使用循環(huán) 次數(shù)都有差異，傳統(tǒng)固定型鉛酸電池約為500600次，起動型鉛酸電池約為300500次。 閥控式密封鉛酸電池循環(huán)壽命為10001200次。影響循環(huán)壽命

4、的因素一是廠家產(chǎn)品的性能，二是維護工作的質(zhì)量，固定型鉛電池用壽命， 還可以用浮充壽命（年）來衡量，閥控式密封鉛酸電池浮充壽命在10年以上，對于起動型 鉛酸蓄電池，按我國機電部頒標準，采用過充電耐久能力及循環(huán)耐久能力單元數(shù)來表示壽命， 而不采用循環(huán)次數(shù)表示壽命。即過充電單元數(shù)應在4以上，循環(huán)耐久能力單元數(shù)應在3以上。4、內(nèi)阻電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學極化與濃差極化。內(nèi)阻的存 在，使電池放電時的端電壓低于電池電動勢和開路電壓，充電時端電壓高于電動勢和開路電 壓。電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在充放電過程中隨時間不斷變化，因為活性物質(zhì)的組成、電解液 濃度和溫度都在不斷地改變，歐姆電阻

5、遵守歐姆定律，極化電阻隨電流密度增加而增大，但 不是線性關系，常隨電流密度的對數(shù)增大而線性增大。5、電池電動勢、開路電壓、工作電壓當蓄電池用導體在外部接通時，正極和負極的電化反應自發(fā)地進行，倘若電池中電能與 化學能轉(zhuǎn)換達到平衡時，正極的平衡電極電勢與負極平衡電極電勢的差值，便是電池電動勢， 它在數(shù)值上等于達到穩(wěn)定值時的開路電壓。電動勢與單位電量的乘積，表示單位電量所能作的最大電功，但電池電動熱與開路電壓 意義不同：電動勢可依據(jù)電池中的反應利用熱力學計算或通過測量計算，有明確的物理意義。 后者只在數(shù)字上近于電動勢，需視電池的可逆程度而定，電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開 路電壓。電池的開路電壓等于

6、電池正極電極電勢與負極電極電勢之差，電池工作電壓是指電 池有電流通過（閉路）的端電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓，電池在接通負載后，由于歐姆電阻和極化過 電位的存在，電池的工作電壓低于開路電壓。4數(shù)據(jù)中心機房中鉛酸蓄電池的優(yōu)缺點：鉛酸蓄電池作為存儲電能的裝置，它具有電動勢能高、充放電可逆性好、使用溫度范圍 廣、原材料豐富廉價等特點，獲得了廣泛的應用，盡管鉛酸蓄電池具有這些優(yōu)點，但是在數(shù) 據(jù)中心里，大規(guī)模的鉛酸蓄電池應用也暴露出了其缺點，其重量造成的機房承重問題、維修 要求高、相對壽命短、并且還富含毒性。1、鉛酸蓄電池的優(yōu)缺點從150年前第一只鉛酸蓄電池問世至今，它依然是三首眩的備用能

7、源存儲解決方案，能 夠有效地滿足數(shù)據(jù)中心獨特的供電需求，其經(jīng)濟特性還沒有其他主流技術可以匹敵，鉛酸蓄 電池在數(shù)據(jù)中心的使用情況不像叉車、電動車等，能獲得正常穩(wěn)定的使用，而是大部分時間處于閑置狀態(tài)，鉛酸蓄電池先用直流電源對其充電，將電能轉(zhuǎn)化為化學能儲存起來，當市電中短時，UPS依靠儲存在蓄電池中的能量維持其逆變器的正常工作，在此期間，鉛酸蓄電池 可以提供充足的備份時間，當市電恢復后，蓄電池又進行充電，然后進入等后期，另外，鉛 酸蓄電池價格相對較低，是目前最具成本效益的電能儲存解決方案。52、鉛酸蓄電池也有一些較為突出的缺點：（1）高昂的維修費用目前的UPS產(chǎn)品所使用的蓄電池通常叫做“免維護鉛酸蓄

8、電池”，事實上，它們面年至 少需要兩次檢查，以確保它們無腐蝕、工作狀態(tài)良好以及單只蓄電池之間連接緊密。（2）可靠性的不可預見隱患為了保障蓄電池的可靠性，唯一的途徑是對蓄電池進行監(jiān)測。然而每次測試蓄電池都會 減少其容量并縮短其使用壽命。雖然最現(xiàn)代的UPS內(nèi)置電池測試方案可以減少這種磨損， 但是并沒有消除。（3）更換成本高密封鉛酸蓄電池的使用壽命一般為4到5年，而UPS的壽命一般是它們的2到3倍， 所以在UPS的一個完整生命周期里，數(shù)據(jù)中心需要把更換電池組的費用也做在初期的預算 里。（4）能量密度低鉛酸蓄電池質(zhì)量比較重，體積較大，一臺典型的中型UPS的電池組大約為5到8噸， 需要考慮放置位置及承重問題。（5）電池監(jiān)測系統(tǒng)蓄電池容量檢測時，無論是離線方式還是在線方式，都必須設置備用電源作為防范措施， 以保證安全，但是，檢測時因為電池組數(shù)量多，放電時間長，放電后又要及時進行充電，所 需的人力和電能消耗很大，對蓄電池本身也有一定的損耗。在操作過程中，在脫開和鏈接蓄 電池及假負載時，由于電位差的村財似的操作帶有危險性。并且檢測過