蓄電池是UPS系統(tǒng)中的重要組成部分，其優(yōu)劣直接關(guān)系到整個(gè)UPS系統(tǒng)的可靠程度,其容量的正確選擇對UPS系統(tǒng)的正常運(yùn)行也是至關(guān)重要的。電池容量過大會造成投資的浪費(fèi)，容量偏小又不能滿足UPS后備時(shí)間，造成安全事故，還會因電池放電倍率太大，嚴(yán)重影響電池使用性能和壽命。

    因此介紹幾種常用的電池容量計(jì)算方法以供大家參考。

    一、恒功率法(查表法)

    該方法是能量守恒定律的體現(xiàn)，蓄電池提供的功率等于后者稍大于負(fù)荷消耗功率。

    W負(fù)荷≤W電池,P負(fù)荷≤P電池,P負(fù)荷={P,(VA)×Pf}/η;P電池=電池實(shí)際試驗(yàn)的恒功率數(shù)據(jù);P負(fù)荷為電池組提供的總功率;P(VA)為UPS標(biāo)稱容量(VA);Pf為UPS功率因數(shù);η為逆變器轉(zhuǎn)換效率;Pnc為每cell需要提供的功率;n為機(jī)器配置的電池?cái)?shù)量;N為單體電池cell數(shù);Vmin為電池單體終止電壓。具體計(jì)算步驟如下：

    P負(fù)荷={P(VA)×Pf}/η

    Pnc=P負(fù)荷/(N×n)

    可以在廠家提供的Vmin下的恒功率放電參數(shù)表中，找出P電池等于或者稍大于Pnc的功率值所對應(yīng)的型號蓄電池。如果表中所列的功率值P電池均小于Pnc?？梢酝ㄟ^多組電池并聯(lián)的方式達(dá)到要求。恒功率法(查表法)是UPS蓄電池容量計(jì)算的最常用方法，蓄電池容量及型號的確定是根據(jù)對應(yīng)型號蓄電池實(shí)際試驗(yàn)數(shù)據(jù)得來的，電池放電功率數(shù)據(jù)有限，不能滿足所有放電時(shí)間下的電池容量計(jì)算。不同電壓等級電池和同電壓等級不同容量電池因提供的恒功率與電池容量值沒有線性關(guān)系，故不同電壓等級和容量不可簡單的數(shù)字換算來配置，需要嚴(yán)格按照提供的恒功率來配置。不同品牌蓄電池的產(chǎn)品性能存在差異，放電參數(shù)相差較大，顧同容量不同品牌電池也不可以互換。

    蓄電池恒功率數(shù)據(jù)都來自新電池試驗(yàn)數(shù)據(jù)，恒功率法(查表法)并沒有考慮蓄電池的折舊以及溫度的變化，顧該方法適用于UPS蓄電池運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定，且UPS負(fù)荷長時(shí)間在額定容量80%以下運(yùn)行時(shí)選用。

    二、估算法

    該方法是和電力公式和蓄電池容量概念的體現(xiàn)。根據(jù)YD/T799-2002標(biāo)準(zhǔn)定義，蓄電池容量(AH)是指在標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境溫度下(25℃)，電池在給定時(shí)間指點(diǎn)終止電壓時(shí)(1.80v)，可提供的恒定電流(0.1C10)A與持續(xù)放電時(shí)間(10h)H的乘積(I×T)。

    電力常用計(jì)算公式為W=UIt，P=UI。

    根據(jù)已經(jīng)確定的UPS品牌及型號，可知蓄電池組最低電壓Umin。

    I電池=W電池/(U電池×T)=P電池/U電池

    C10=I電池/KChC10蓄電池10小時(shí)率容量

    KCh容量換算系數(shù)(1/h)--DCF126系列蓄電池不同放電時(shí)間不同放電終止電壓下，電池的容量換算表(25℃)。

    在UPS系統(tǒng)中，多數(shù)情況負(fù)荷容量是保持不變的，而電池組隨著放電時(shí)間逐漸降低的，根據(jù)P=UI可知電池組放電電流逐漸增大。為了計(jì)算方便，選擇蓄電池組的最大工作電流為計(jì)算數(shù)據(jù)。

    具體計(jì)算如下：

    Imax電池組提供最大電流

    Umin電池組最底工作電壓值

    Imax={P(VA)×Pf}/(η×Umin)

    C10=I/Kc

    依據(jù)計(jì)算公式可以看出，由于采用了電池組最低工作電壓值Umin，所以會導(dǎo)致要求的蓄電池組的安時(shí)容量偏大的局面。這是因?yàn)楫?dāng)蓄電池在剛放電時(shí)所需的放電電流明顯小于Imax的緣故。按目前的使用經(jīng)驗(yàn)，可以再計(jì)算出C10值的基礎(chǔ)上再乘以0.75校正系數(shù)。

    三、電源法

    該方法比估算法更全面考慮UPS電池在整個(gè)使用期間的電池狀態(tài)，在電池運(yùn)行環(huán)境溫度變化較大時(shí)，更能準(zhǔn)確計(jì)算出電池的容量。具體計(jì)算方法如下：

    I=(P(VA)×Pf)/U

    Q≥KIT/H(1+A(t-25))

    I電池組電流Q電池組容量(ah)

    K電池保險(xiǎn)系數(shù),取1.25T電池放電時(shí)間

    H電池放電系數(shù)，U蓄電池放電時(shí)逆變

    器的輸出電壓(V)(單體電池電壓為1.85V時(shí))A電池溫度系數(shù)(1/℃)當(dāng)放電小時(shí)率≥10時(shí)，取0.006，當(dāng)1≤放電率<10時(shí)，取0.008，當(dāng)放電率<1時(shí)，取0.01。

    t實(shí)際電池所在地最低環(huán)境溫度值，所在地有采暖設(shè)備時(shí)，按15℃考慮，無采暖設(shè)備時(shí)，按5℃考慮。此方法比較全面的考慮環(huán)境因數(shù)以及蓄電池容量衰減，UPS滿荷使用機(jī)率較大時(shí)，或重要使用場合宜選用此方法計(jì)算配置電池容量。以后備時(shí)間30min的80KVAUPS為例,選用某品牌DCF126-12系列電池進(jìn)行計(jì)算。

    80KVAUPS直流終止電壓為300V及U臨界=300V,直流電壓為348V電池組選用29只12V電池,故N=29,n=6,U終壓=1.75vUPS的功率因子Pf=0.8,逆變器轉(zhuǎn)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系列電池恒功率表(表1)可知DCF126-12/120電池終止電壓為1.75v時(shí)放電30min電池提供功率為217W。

    電池組數(shù)量=387.2/217=1.78

    即:選用2組120ah,計(jì)58節(jié)120ah電池。

    (2)估算法

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

    查DCF126系列蓄電池不同放電時(shí)率不同放電終止電壓下，電池的容量換算表(25℃)(表2)可知KCh=0.98。

    C10=I/KCh=224.6A/0.98=229(Ah)

    按照使用經(jīng)驗(yàn)，可在計(jì)算的基礎(chǔ)上再乘0.75校正系數(shù)。故需要電池安時(shí)數(shù)為

    229×0.75=172(Ah)。即:可選用1組172h電池可以滿足負(fù)載的使用，根據(jù)該品牌12v系列蓄電池容量的設(shè)計(jì)規(guī)格,選用計(jì)1組12v200ah電池或者2組12v100ah電池，計(jì)29節(jié)200ah電池，或者58節(jié)100ah電池。

    (3)電源法

    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電池的容量換算系數(shù)取0.4,(引用該品牌DCF126電池不同放電時(shí)率不同放電終止電壓下，電池的容量換算表),溫度為25℃。

    因電池組在實(shí)際放電過程中，放電電流明顯小于Imax的緣故，按照使用經(jīng)驗(yàn)，可在計(jì)算的基礎(chǔ)上再乘0.75校正系數(shù)。故需要電池安時(shí)數(shù)為438×0.75=328.5(Ah)即:選用3組120ah,計(jì)87節(jié)120ah電池。