电池容量的计算

该方法是在所介绍的UPS后备蓄电池容量计算方法中唯一标准(通信电源设备安装工程设计规范YD/T5040-2005)支持的方法。此方法是仍旧是电力公式与蓄电池容量概念的结合方法来确认蓄电池的容量，不过该方法比估算法更全面考虑UPS电池在整个服役期间的电池状态，在电池运行环境温度变化交大时，更能准确计算出电池的容量。具体计算方法如下：

I=(P(VA)*Pf)/µU
Q≥KIT/H(1+A(t-25))
I：电池组电流
Q：电池组容量(AH)
K：电池保险系数，取1.25
T：电池放电时间
H：电池放电系数，见表3
U：蓄电池放电时逆变器的输出电压(V)(单体电池电压为1.85V时)
A：电池温度系数(1/℃)当放电小时率≥10时，取0.006，当1≤放电率＜10时，取0.008，当放电率＜1时，取0.01。
t：实际电池所在地最低环境温度值，所在地有采暖设备时，按15℃考虑，无采暖设备时，按5℃考虑。

表3

此方法比较全面的考虑环境因数以及蓄电池容量衰减，UPS满荷使用机率较大，以及重要使用场合选用此方法计算配置电池容量。

举例说明：

台达NT系列80KVA UPS后备时间30min，选用中达电通DCF126-12系列电池，计算电池容量。

台达NT80KVA UPS直流终止电压为300V及U临界=300V，直流电压为348V电池组选用29只12V电池，故N=29，n=6，U终压=1.75V，UPS的功率因子Pf=0.8，逆变器转换效率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)

查中达电通DCF126-12系列电池恒功率表(表1)可知

DCF126-12/120电池终止电压为1.75V时放电30min电池提供功率为217W。

电池组数量=387.2／217=1.78

即：选用2组120AH，计58节120AH电池。
(
2)估算法

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

查中达电通DCF126系列蓄电池不同放电时率不同放电终止电压下，电池的容量换算表(25℃)(表2)可知KCh=0.98。

C10=I/KCh=224.6A/0.98=229(AH)

按照使用经验，可在计算的基础上再乘0.75校正系数。故需要电池安时数为229*0.75=172(AH)。即：可选用1组172h电池可以满足负载的使用，根据中达电通12V系列蓄电池容量的设计规格，选用计1组12V/200AH电池或者2组12V/100AH电池，计29节200AH电池，或者58节100AH电池。

(3)电源法
Imax={P(VA)*Pf}/(η*U临界)=(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电池的容量换算系数取0.4，(引用中达电通DCF126电池不同放电时率不同放电终止电压下，电池的容量换算表)，温度为25℃。

因电池组在实际放电过程中，放电电流明显小于Imax的缘故，按照使用经验，可在计算的基础上再乘0.75校正系数。故需要电池安时数为438*0.75=328.5(AH)。即：选用3组120AH，计87节120AH电池。

3 UPS阶梯负荷后备蓄电池容量计算方法介绍

现在越来越多行业应用中特别是在铁路，地铁，能源行业中的UPS系统后接负荷会按照性质或用途进行分类，在市电出现问题时，负荷会按照负荷的性能和重要性先后退出系统，这就造成了UPS后接负荷是变化着，表现为阶梯式负载。负荷的变化带动了蓄电池的放电过来中放电功率和速率的变化。

从蓄电池容量换算系数(1/h)表2中可以看出蓄电池能够提供放电容量(功率)与持续放电时间相关联的。故至今没有一个方法能够很准确的计算出此类使用方式下的蓄电池实际需求容量。

阶梯负荷后备蓄电池容量的计算我们借鉴的是火力发电厂、变电所直流系统设计技术规定(DL/T5044-95)中D.2阶段负荷计算法，具体如下：

计算公式：

式中：
Cc：蓄电池放电率计算容量(AH)
KK：可靠系数，KK=Kt×Kd×Ka，Kk取1.40
Kt：温度补偿系数，取1.10
Kd：设计裕系数，取1.15
Ka：蓄电池老化系数，取1.10
I1，I2， ，In：各阶段事故负荷电流(A)
KC1，KC2 ，KCn：各阶段容量换算系数(1/h)。

在计算过程中，注意容量换算系数KC的选定，不同的蓄电池，不同的终止电压及不同的放电时间，KC值是不同的。

UPS系統阶梯式负荷的运行，如图2所示。

图2 阶段负荷功率变化图

为了计算方便，各阶梯假设是恒定的，采用极限法确定蓄电池组的放电电流值，U值我们选用的1.80V/cell.顾电池组放电电流(I=P/U)就可以为如图3所示。

图3 蓄电池组放电流

4 总结

UPS后备蓄电池的容量计算方法很多，我们很难说出那种计算方法是最准确的，各种计算方法各有侧重点，在实际应用中需要综合考虑蓄电池的使用情况，UPS所带负载情况以及应用的场合来选择适合的电池容量计算方法。■