相变材料在电网中的运用
2011-12-13   来源:能源观察网  浏览次数:

  电网的变电站中存在大量的电池做为应急电源,如电源室、继保室、信息中心机房等。随着环保理念和节能减排的不断深入人心,如何最大限度的延长电池的使用寿命和减少能源的消耗成为摆在大家面前的一个无法回避的问题。

  众所周知,环境温度对蓄电池使用寿命的影响很大,蓄电池在25℃的环境下可获得较长的寿命,高温使用环境是使蓄电池的实际寿命不能达到设计寿命的最主要原因。温度升高时,蓄电池的极板腐蚀将加剧,同时将消耗更多的水,从而使电池寿命缩短。所以蓄电池理想的工作温度范围是16oC~25oC。在较冷的温度下工作会缩短放电时间,在较高温度下工作则会缩短电池寿命和增加热失控的可能。环境温度高于25oC时每提高10oC蓄电池寿命就会缩短50%。

  为将环境温度降低到电池工作最适宜的温度,大家常用的方法是在蓄电池工作放假内安装民用空调,将整个房间温度控制在25℃左右,保证蓄电池工作温度。但这样这样却存在着一定的弊端,如虽然整个房间的温度相对控制在25度左右但由于电池架上的蓄电池过于密集可能导致个蓄电池之间温度不均匀,存在局部过高过低的问题,另外由于整个方案是对整个房间进行温度控制但是房间内其他设备对环境温度并不高,有的工作环境温度可达到35度,有的甚至高达50度,因此长时间维持整个房间的低温导致空调耗能的极度浪费,不符合现在倡导的节能低碳的时代要求。

  为了解决这一矛盾,专家提出将相变材料运用到环境温度控制中最大限度的依靠自然界温度来维持电池所需最适宜环境。相变材料(PhaceChangeMaterial)是指随着温度改变形态并能提供潜热的物质。相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变,这时相变材料将吸收和释放大量的潜热。利用相变材料会吸热和放热的特性可将不同相变点的相变材料运用到不同的领域。在北京广域相变实验室拿到的数据显示普通的相变材料潜热值可达到200KJ/kg左右。因此可选用相变点为24度得相变材料作为维持电池环境温度的工具。

  具体做法为,蓄电池装入隔热柜体内将房间环境分为两个区域,即电池工作区与非电池工作区。柜内放入用聚乙烯封闭好的相变材料,并在柜体上安装好小型制冷、排氢和温控系统。白天电池产生的热量由柜体内的相变材料吸收,等晚上外界自然环境温度下降后利用自然风系统再将相变材料冷却到固态,以此循环利用。如果工况环境极端恶劣如夏天高温持续天气,温控装置探测到外界温度无法满足自然降温的情况同时柜体内温度即将达到25度,其将自动开启空调装置,持续确保电池最适宜的环境温度要求。这样房间内的其他工作区域温度就可控制在30-35度甚至更高。通过这种方式,不仅保证了蓄电池在最佳环境温度下工作延长了电池使用寿命,同时可以达到高效节能的效果。根据相关测试使用相变材料比传统方式节电40%以上。

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