在電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行中，變電站蓄電池組起著關(guān)鍵作用，其性能和壽命直接影響著電力供應(yīng)的可靠性。隨著2025年蓄電池行業(yè)投資熱度的不斷上升，如何科學(xué)合理地對變電站蓄電池組進(jìn)行改造投資，成為眾多企業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。深入研究蓄電池組改造策略，優(yōu)化資產(chǎn)投資，對于提升電力企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和保障電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行意義重大。

  一、變電站蓄電池組改造的研究意義

  《2025-2030年中國蓄電池行業(yè)發(fā)展趨勢及競爭策略研究報告》從某供電公司2015 - 2021年更換蓄電池組的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)來看，每個電池的平均壽命約為7年，其中壽命為8年或更短的蓄電池組占所有更換蓄電池組的94%。蓄電池的使用年限受生產(chǎn)原材料、生產(chǎn)工藝、運(yùn)行流程、工作環(huán)境和維護(hù)規(guī)章制度等多種因素影響。通過對蓄電池組壽命的研究與分析，能有效提高維護(hù)效率。當(dāng)發(fā)現(xiàn)蓄電池組預(yù)測容量明顯下降時，可及時干預(yù)，消除異常原因，合理評估更換時間，縮短測試周期，減少直流系統(tǒng)單次充電運(yùn)行時間，降低變電站直流系統(tǒng)運(yùn)行風(fēng)險。

  二、基于全壽命周期的研究方法

  電力設(shè)備的全壽命周期成本(LCC)涵蓋設(shè)備從設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)行、故障、維護(hù)到報廢處理等全過程的全部費(fèi)用。以往，國內(nèi)外對能源系統(tǒng)生命周期成本的研究多集中在資產(chǎn)價值高的高壓初級設(shè)施上，而變電站直流系統(tǒng)蓄電池組等低壓設(shè)備的生命周期成本研究相對不足。對蓄電池組進(jìn)行全壽命周期成本研究，有助于分析其最佳維護(hù)和檢修策略，為投資決策提供科學(xué)依據(jù)。

  三、蓄電池組改造處理方案

  變電站蓄電池組由多個單體蓄電池串聯(lián)組成，組內(nèi)任意一個蓄電池故障都可能導(dǎo)致整個蓄電池組失效。新舊電池或不同電池混合使用時，由于化學(xué)反應(yīng)物不同，終端電壓和內(nèi)部電阻存在差異，使用過程中各蓄電池終端電壓不一致，會加速蓄電池過早損壞?；旌鲜褂贸跗?，蓄電池組容量可能達(dá)標(biāo)，但運(yùn)行一年以上，部分蓄電池將無法滿足要求，導(dǎo)致整個蓄電池組報廢。因此，出現(xiàn)問題的蓄電池組難以修復(fù)，需要合理的改造處理方案。

  四、蓄電池管理的全壽命周期建模

  全壽命周期成本法綜合考慮設(shè)備全流程及長期經(jīng)濟(jì)影響，旨在滿足性能和可靠性要求的同時，最大限度降低成本。

  投入成本：根據(jù)不同電壓等級、容量的蓄電池組采購及裝置價格，可計(jì)算出投入成本。以 110V 電壓等級(54 節(jié)電池)和 220V 電壓等級(108 節(jié)電池)為例，不同容量的蓄電池組投入成本各不相同，如 200h 容量的 110V 蓄電池組費(fèi)用 39000 元，加上蓄電池架費(fèi)用 2500 元、安裝費(fèi)用 22000 元，總計(jì) 63500 元。

  設(shè)備維護(hù)成本：蓄電池組設(shè)備維護(hù)成本主要包括電壓測量、內(nèi)部電阻測量、外觀清潔和充放電檢查等費(fèi)用，其中充放電檢測成本占比較大。蓄電池組充放電測試基于 10h 完全放電率，一次充放電約需 26h，每次容量測試成本約 8000 元。

  環(huán)境維護(hù)成本：蓄電池對工作環(huán)境溫度敏感，在 20℃ - 25℃性能最佳。目前存在兩種運(yùn)行模式，模式一是使用民用空調(diào)并按規(guī)格檢查放電，電池組壽命約 6 - 8 年;模式二是使用精密工業(yè)空調(diào)確保溫度，電池組壽命可達(dá) 12 年。經(jīng)計(jì)算，模式一下 8 年生命周期內(nèi)，300Ah 蓄電池組運(yùn)行成本為 33200 元;模式二下 12 年生命周期內(nèi)運(yùn)行成本為 183000 元 。

  五、蓄電池組改造的策略選擇與討論

  運(yùn)維策略的選擇：不同容量和電壓等級的蓄電池組，針對輕微故障和嚴(yán)重故障有不同的檢修方式和運(yùn)維策略。如 300Ah 100V 蓄電池組輕微故障時采用退出故障電池的策略二，嚴(yán)重故障時采用更換整組電池的策略 A;500Ah 220V 蓄電池組輕微故障采用策略二，嚴(yán)重故障采用把故障電池?fù)Q為合格電池的策略 B 。

  運(yùn)行方式的選擇：綜合分析可知，不論哪種蓄電池類型，使用第一或第二種運(yùn)行維護(hù)策略的成本低于第三或第四種策略，使用策略 A 或 B 的成本低于策略 C 或 D。以最常用的 300Ah，110V 蓄電池組為例，模式一全生命周期成本約 115000 元，平均年成本約 13000 元;模式二全生命周期成本約 280000 元，平均年成本約 23400 元 。模式一每個蓄電池每年可節(jié)省約 10000 元，按每個電池組 400 個蓄電池計(jì)算，每年可節(jié)省約 400 萬元。因此，從經(jīng)濟(jì)角度考慮，選擇模式一進(jìn)行操作和維護(hù)更為合適。

  六、總結(jié)

  通過對變電站蓄電池組改造的研究，得出以下結(jié)論：在操作和維護(hù)蓄電池組時，最經(jīng)濟(jì)的方式是按規(guī)范要求進(jìn)行有控制的放電，安裝家裝空調(diào)系統(tǒng)，并容忍其部分時間無法使用，此方式下蓄電池組壽命約8年，若要達(dá)到 12 年設(shè)計(jì)壽命，每個供電企業(yè)每年需增加約400萬元維護(hù)費(fèi)用。此外，不同容量、電壓水平和關(guān)鍵性的蓄電池組應(yīng)制定不同管理策略，選擇合適的運(yùn)行和維護(hù)策略，既能確保安全，又能實(shí)現(xiàn)最佳經(jīng)濟(jì)效益。在2025年蓄電池行業(yè)投資中，企業(yè)應(yīng)充分考慮這些因素，科學(xué)決策，優(yōu)化變電站蓄電池組改造的資產(chǎn)投資策略，以提升自身競爭力和經(jīng)濟(jì)效益。

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