【摘要】本文针对风机电池管理系统的技术改进，结合工程实例，在简要阐述风机电池管理系统常见故障的基础上，并提出具体的及时改进措施。分析结果表明，风机电池管理系统运行效果，对风力发电效果有较大影响。就目前风机电池管理系统运行现状而言，仍然存在多问题亟待解决，需要开展有针对性的技术改进，才能提升风机电池管理系统运行的稳定性，延长使用寿命，获得更大的经济效益，值得高度重视。
【关键词】风力发电；风机电池；管理系统；技术改进
【引言】在我国科学技术飞速发展的背景下，风力发电技术愈发先进，我国很多地区地势较高，为风力发电事业的稳步发展，提供了良好环境，发展至今我国很多地方都建立了规模较大的风力发电厂。和传统热力发电相比，风力发电更加清洁、更加高效，符合绿色、低碳、环保理念大发展要求，具有良好的发展前景。风机电池管理系统是风力发电的关键系统，对发电效率、发电质量等方面兼有较大影响。但就目前发展现状而言，风机电池管理系统中还存在很多问题亟待解决，严重限制了我国风力发电事业的发展。基于此，开展风机电池管理系统的技术改进的研究分析就显得尤为必要。
1工程概述
华锐1.5MW风机，变桨系统采用蓄电池作为备用电源，运行以来出现的故障较多，尤其在冬季，电池故障率显著升高。电池使用寿命较短，大约为2年，根据实际情况考虑对电池管理系统进行改进以改善电池的使用寿命，提高机组的运行稳定性。华锐1.5MW风机后备电源位于机舱单个箱体内，通过滑环同时给三个桨叶提供后备电源。电池单体选用FIAMM 12FGH23（12V，5Ah）和ES5-12（ROCKET）型号的蓄电池，无专用充电器管理，通过PLC控制快速充电或者慢速充电。由于后备电源充放电管理不合理，导致电池使用寿命短，故障率高。
2风机电池管理系统中存在的问题
2.1在设计中存在一定的缺陷
本风力发电厂中变桨系统采用蓄电池作为备用电源，但在设计上仍然存在一定的问题，致使风机在运行过程中，存在较为严重的安全隐患。如果情况严重，甚至会发生比严重的安全事故。无论是后备电源的箱体结构，保温措施，还是风机电池管理系统都存在一定的设计缺陷。比如：在冬季外界气温比较低时，电池组经常发生无法良好充电和无容量释放问题【1】。一旦发生紧急停电问题，难以及时完成紧急顺浆，致使发生安全隐患的概率大幅度提升。
2.2风机电池管理系统不够合理
电池单体选用FIAMM 12FGH23（12V，5Ah）和ES5-12（ROCKET）型号的蓄电池，缺乏专用的风机电池管理系统，没有明确的充电电流规定，如果充电电流过大，会增加电池失水速度，增加腐蚀速率，引发热失控，如果情况严重还会发生壳体起皱甚至火灾的安全问题。此外，在充电中电液也没有温度修订功能，一旦超过允许的最高温度，会加速电池腐蚀速度，缩短使用寿命，增加风力发电的成本。
2.3电池失效速度过快
电池失效速度过快是目前风机电池管理系统中存在的主要问题之一，为精确掌握电池失效速度过快的原因，通过容量测试，发现很多风机电池，无法多次充放电，也没有容量释放，经过再次充电之后，只能恢复部分容量。引发这一问题的主要原因是相同一组电池充电不够均匀，致使部分电池加速损坏，部分电池则在使用前期存在充电不足的现象，致使整个风机电池使用寿命比较短【2】。引发此问题的关键原因是没有按照相关固定使用电池。电池失效的原因可分为内因和外因，其内因是是电池失水严重、板栅被腐蚀、硫酸发生盐化反应。外因则是风机电池管理系统不够合理，造成电池充电欠压或者过压、电池使用环境的温度超过了允许问题、电池发生深度放电问题。
3风机电池管理系统的技术改进
3.1充电器报警监控技术改进
风机电池管理系统中，充电器内部的蓄电池电压采样电阻属于典型的易损部件，因此，一旦发生损坏之后，就无法急需是应用，也就没有技术改进的必要，只需要对充电器报警监控系统进行优化即可。比如：可在硬件上新增充电器无输出时的报警回路，利用风机运行中中的蓄电池正常情况下处于浮充状态的特性，促使充电器中输出电流能够引入外部独立的单相电流检测模块中。可将报警的下限阈值设定为10mA，并预留出2mA的下限复位回差值，为进一步提升电池充电回的可靠性，通过计算机软件和人工智能技术对充电器进行状态检修，发现问题及时处理，从而实现软件和硬件的双冗余保护。
3.2重新设计后背电源充电管理系统
在风机电池管理系统中采用专门专用的充电器单独充电，按照电池不同状态自动调整充电的管理方式，最大的充电电流可达到1.1A，按照电池运行负荷状态的不同，可自动调整充电电流，以满足电池充电的具体要求【3】。浮充电压也可以按照风机电池运行环境温度的不同进行自动调整，从而解决电池过充电和欠冲问题，促使电池时刻处于饱和状态，为达到这一目的在风机电池管理系统技术改进可从以下几个方面同时入手：
第一，新增一个充电器电源回路，在风机主控制柜内部安装电池专用的充电器，在充电过程中，可使用主控柜中的单相230V交流供电。
第二，风机电池可采用占用的充电器输入端、输出端可全部安装空气断路器，用以保护风机电池，其输出端可连接到备用电源柜蓄电池正负接口。
第三，在电池柜上增设温度传感器，以对的电池柜的运行温度进行实时检测，传输到主控制柜内电池专用充电器温度控制接口，供电池专用充电器作为电池柜内温度检测使用【4】。
3.3变桨电池检测系统技术改进
为保证风机电池管理系统在运行中是电池组数据通讯能够正常运行，并确保电池监测实时准确，必须科学合理的加强风力发电机组变桨电池安装的性能检测力度，对风机变桨电池开展有针对性的存储管理，最大限度降低风电机组在风场中的存放周期，以保证变桨电池的性能符合要求。
3.4变桨系统控制策略技术改进
按照风机电池管理系统的配置参数，合理编写的变桨系数控制程序，以保证风机电池管理系统运行时相关信号通讯正常。在风力发电厂，变桨系统和主控通信方式，都采取了RS485通讯方式，如果发生通讯故障，则可以快速进行紧急收桨状态，保证风机和电池管理系统的安全性【5】。而备用电源充电过程中，具有间隔1s的充电测试，和间隔几分钟的循环充电，从而实现对风机电池管理系统的有效控制。
【结束语】
综上所述，本文结合工程实例，分析了风机电池管理系统的技术改进，分析结果表明，针对目前风机电池管理系统发展现状和存在的问题，为提升系统运行的安全性、稳定性，需要开展有针对性的技术改进，采用上述技术改进措施，可保证风机电池充电之后电池容量能够满足2刺断电收桨的要求，而备用电源的充电时间可控制在3小时以内，备用电源的使用容量可达50%以上，充电8小时，备用电源的容量达到90%以上，充电器的工作温度在-40℃~65℃之间，满足风机持续运行和故障收桨的要求，值得大范围推广应用。
【参考文献】
[1]樊文凯,贺东,张桑鹏. uzlon1.25 MW风机变桨系统电池管理优化方案[J].电工技术,2019
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[4]王春芳,钟国华.电池管理系统关键技术及发展趋势[J].轻型汽车技术, 2018
[5]文凌锋,党广宇,田伟,等.基于多时间尺度风储协同的微电网能量管理策略研究[J].电力工程技术,2018