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便攜式儲能設(shè)備代替現(xiàn)有小容量發(fā)電機(jī)，為通信基站供電！

隨著我國通信行業(yè)的快速發(fā)展，基站已經(jīng)遍及城市、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村的各個(gè)角落。

便攜式儲能設(shè)備代替現(xiàn)有小容量發(fā)電機(jī)為通信基站供電，有效的解決傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)設(shè)備由于自身重量大，攜帶和運(yùn)輸困難，發(fā)電成本高，存在排放污染，噪聲污染等問題。

方便及時(shí)地為基站負(fù)載提供持續(xù)供電，對通信企業(yè)建設(shè)綠色網(wǎng)絡(luò)，節(jié)約企業(yè)運(yùn)營成本，增強(qiáng)企業(yè)競爭力和生存能力有著重要的意義。

1.通信基站供電現(xiàn)狀

通信基站由通信設(shè)備、基站電源、蓄電池組和機(jī)房空調(diào)幾部分組成。基站設(shè)備采用直流-48V工作電源，由基站電源及蓄電池組提供。基站電源及機(jī)房空調(diào)采用380V交流工作電源，正常時(shí)由市電提供交流供電；市電停電時(shí)，由發(fā)電機(jī)提供交流供電。

2.供電技術(shù)存在的問題

通信基站供電技術(shù)在市電停電后，使用發(fā)電機(jī)、風(fēng)能、電能等方式發(fā)電，可滿足基站通信設(shè)備正常運(yùn)行，但均存在不足。

1.傳統(tǒng)供電技術(shù)

(1)發(fā)電機(jī)設(shè)備自身重量較大，主用功率3.4kW設(shè)備重量約200kg，攜帶及運(yùn)輸困難；

(2)發(fā)電機(jī)設(shè)備使用柴油作為主要能源，發(fā)電效率較低，成本是市電的兩倍，并且產(chǎn)生污染；

(3)發(fā)電機(jī)噪聲較大，即使采用降噪措施，噪音一般也在75～80分貝，不符合城鎮(zhèn)環(huán)境要求，噪聲污染嚴(yán)重，存在嚴(yán)重的擾民問題。

2.風(fēng)光互補(bǔ)供電技術(shù)

(1)風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)適用于風(fēng)光能自然資源充足的站點(diǎn)，但受地理位置及氣候影響因素較大，適用范圍小，不能滿足大部分基站供電使用。

(2)風(fēng)光能源續(xù)航能力相對較差，當(dāng)風(fēng)力較小或光照不足時(shí)，只能使用傳統(tǒng)市電、發(fā)電機(jī)供電技術(shù)進(jìn)行基站供電。

3.便攜式儲能設(shè)備的設(shè)計(jì)思路

1.設(shè)備組成

便攜式儲能設(shè)備用于代替柴油發(fā)電機(jī)為通信基站發(fā)電，是一種節(jié)能、環(huán)保的發(fā)電替代產(chǎn)品，如圖所示。該裝置主要包括儲能設(shè)備、控制管理裝置、電池充電保護(hù)控制裝置、快速接口等。

便攜式儲能設(shè)備結(jié)構(gòu)

儲能設(shè)備：內(nèi)部裝有多塊儲能單元，儲能單元具備在線式更換功能，具備較好的續(xù)航能力，可為基站通信負(fù)載持續(xù)供電。儲能單元安裝于便攜式設(shè)備機(jī)架內(nèi)部，便于運(yùn)輸攜帶。

儲能單元使用鐵鋰電池儲能，鐵鋰電池使用磷酸鐵鋰作為正極材料，單體電池具備工作電壓高、自放電小、充放電循環(huán)次數(shù)多、良好的高溫特性。其壽命長、體積小、重量輕、無污染等優(yōu)點(diǎn)，滿足作為通信用后備電源的使用要求，能夠較好地解決傳統(tǒng)鉛酸電池使用中存在的主要問題，因此使用鐵鋰電池可以有效地減小儲能設(shè)備的體積，降低設(shè)備重量，增加設(shè)備的便攜性。

磷酸鐵鋰電池和鉛酸電池比較

控制管理器：用于監(jiān)測儲能設(shè)備系統(tǒng)狀態(tài)，控制儲能系統(tǒng)的接入、輸出及更換，主要包括充電保護(hù)電路，并聯(lián)輸出穩(wěn)流電路以及控制管理單元。

基站電源電池充電保護(hù)控制器：用于基站鉛酸蓄電池充電保護(hù)，防止蓄電池并聯(lián)時(shí)，由于電池組間電壓差過大所造成的充電損壞。

直流快速接口：用于儲能設(shè)備與通信基站電源系統(tǒng)快速并聯(lián)接入，縮短系統(tǒng)接入時(shí)間。

2.設(shè)備特征

便攜式儲能設(shè)備特點(diǎn)分析如下

(1)攜帶方便性儲能單元采用-48V/50Ah鐵鋰蓄電池組替代傳統(tǒng)鉛酸蓄電池，鐵鋰電池能量體積比為傳統(tǒng)鉛酸電池的2.2～2.3倍，能量重量比為傳統(tǒng)鉛酸電池的2.6～3.2倍，儲能單元尺寸僅為（L×H×D）442mm×145mm×300mm，重量31.8kg。同時(shí)箱體采用拉桿箱或背帶式設(shè)計(jì)，增加設(shè)備的可移動性，便于維護(hù)人員攜帶及運(yùn)輸。

(2)供電持續(xù)性便攜式儲能設(shè)備可以滿足基站供電持續(xù)性，以某省基站為例，全省約3萬座基站，其中80%的基站設(shè)備功率小于2.0kW，采用-48V/200Ah便攜儲能設(shè)備可提供5h以上設(shè)備供電。

同時(shí)，儲能設(shè)備內(nèi)部裝有多塊可拆卸的儲能單元，并有控制電路保證多個(gè)儲能電源供電一致性。在當(dāng)前一組儲能單元放電完成后，可拆卸替換新的儲能單元，能夠?qū)崿F(xiàn)在線更換，提高設(shè)備續(xù)航能力。

(3)耐高溫性基站機(jī)房環(huán)境溫度受鉛酸蓄電池工作溫度限制，需在28℃才能保持蓄電池充放電活性，因此，發(fā)電機(jī)供電時(shí)要求啟用基站空調(diào)設(shè)備進(jìn)行制冷，增加供電成本。

由于鐵鋰電池良好的耐高溫特性，在0～40℃范圍內(nèi)，鐵鋰電池可以正常工作，降低空調(diào)運(yùn)行費(fèi)用，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

(4)低噪聲便攜式儲能設(shè)備采用蓄電池進(jìn)行放電，與傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)相比，無噪聲污染，不存在擾民問題，適用于城鎮(zhèn)居民區(qū)。

(5)無污染排放改進(jìn)現(xiàn)有發(fā)電機(jī)污染物排放的問題，無廢氣，綠色環(huán)保。

4.供電系統(tǒng)接入方案

便攜式儲能設(shè)備在通信基站市電斷電后，由設(shè)備維護(hù)人員攜帶，代替柴油發(fā)電機(jī)發(fā)電。在市電斷電后，如圖所示，維護(hù)人員將便攜式儲能設(shè)備通過直流快速接口接入基站電源系統(tǒng)，并將控制管理器與基站電源電池充電保護(hù)控制器連接，實(shí)現(xiàn)基站電源與儲能設(shè)備間并聯(lián)控制。

便攜式設(shè)備基站電源接入示意

儲能設(shè)備接入：基站用便攜式儲能設(shè)備接入基站電源系統(tǒng)后，控制管理器通過基站電源電池充電保護(hù)控制器對基站蓄電池進(jìn)行充電保護(hù)（允許放電，不允許充電），并由儲能單元為基站負(fù)載進(jìn)行供電。

儲能單元更換控制：當(dāng)儲能單元電壓小于設(shè)定值時(shí)，向工作人員發(fā)送儲能單元更換警示信息，由維護(hù)人員對電能過低模塊進(jìn)行在線更換，由控制管理器實(shí)現(xiàn)新舊模塊間并聯(lián)放電控制。

退出管理：市電恢復(fù)后，由基站開關(guān)電源恢復(fù)對基站設(shè)備進(jìn)行供電，同時(shí)恢復(fù)基站蓄電池充電管理。儲能設(shè)備自動關(guān)閉，恢復(fù)基站市電供電機(jī)制。

5.儲能設(shè)備應(yīng)用分析

采用便攜式儲能設(shè)備代替發(fā)電機(jī)供電，具有明顯優(yōu)勢，主要性能比較如圖。

便攜式儲能設(shè)備與柴油發(fā)電機(jī)比較

采用便攜式儲能設(shè)備代替柴油發(fā)電機(jī)可以有效節(jié)約運(yùn)營成本。采用發(fā)電機(jī)供電，發(fā)電成本約2.4元/kWh，采用儲能設(shè)備供電成本約1.2元/kWh，約為發(fā)電成本的一半。

以某省基站為例，全省共約3萬座基站，若每座基站每月發(fā)電時(shí)長8kWh，則每年可節(jié)約發(fā)電運(yùn)營成本3萬座×8kWh×12個(gè)月×（2.4-1.2）元/kWh=345.6萬元，若同時(shí)考慮發(fā)電時(shí)基站空調(diào)耗電，則節(jié)約成本更加明顯。