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新型储能系统在通信领域的差异化应用已成趋势
2020.11.10 xx新闻

  这是一个数据爆炸的时代,云和管道承载着数据,带人们走入大数据时代。主设备不断演进,网络能源设备也随之快速发展,而保障通信设备不间断供电的后备电源同样需要加快脚步,为大数据时代添砖加瓦。

铅酸蓄电池技术定型,污染、寿命低、能量密度低难以解决

  铅酸蓄电池已经有了超过150年的发展历程,因为其成本低廉、技术成熟、维护方便的特点,一直是当前通信电源中应用最广泛的储能电池,但铅酸蓄电池由于受制于理论特性和产品特点,未来已经难有明显的改进。

首先是循环寿命短。即使是循环性能相对好的铅酸电池,在电网质量差的区域,频繁深循环使用,仅能维持1年的寿命。此外,铅酸电池的寿命极大地依赖其工作温度,当温度增加时,加速极板的腐蚀和失水,电池寿命也随着变短。

  其次是能量密度低。占地多、重量大、对地板承重要求高,这些问题随着通信设备数据传输量的不断增加越来越突出。

  再次是易被盗。铅酸电池被盗后即可应用于多种场合,而且铅含量高,回收方便,这些都是铅酸电池被盗的原因。

  最后是环保问题。“铅污染主要出现在铅蓄电池的制造和回收过程中,其中一道工序是将铅熔化。熔化和回收过程容易产生污染。”职业知识国际协会总裁Perry Gottesfeld称。事实上,对于铅蓄电池行业来说,比生产环节更有可能造成污染的是回收环节。

  因此,迫切需要在性能上表现优异,综合成本又不会增加太多的储能,来取代传统铅酸电池,此时,锂离子电池走入了人们的视线。

锂离子电池异军突起,潜力巨大步入后备电源

     锂离子电池并不是最近几年才出现的,它在手机领域的商用历史已经超过了20年,但锂电池在通信站点作为后备电源却是不折不扣的新军。现阶段,通信后备电源领域使用的锂电池多数是磷酸铁锂电池,少部分是三元锂电池。

  从环保方面考虑,锂电池有着天然的优势。锂电池所使用的材料里不含有污染性金属,例如镉、铅、汞之类的有害重金属物质,锂电池在生产及使用过程中没有污染物产生,保障了人体的健康,废电池回收过程中不会带来水源和土壤的污染。

  从电性能方面考虑,锂电池全面超越铅酸电池。锂电池的循环寿命、高温特性、充放电倍率性能和能量密度都很优秀,远优于铅酸电池。如,相同容量的锂电池的体积和重量是铅酸电池的二分之一到三分之一,而且可以任意连接摆放,对建筑空间、承重等都没有特殊要求,大大降低了场地租用成本。另外,锂电池优秀的高温特性,可以减少基站的空调配置与耗电。锂电池被盗后,回收价值不大,由于有电池管理系统存在,使其无法被直接使用,降低了后备电源的被盗风险。

  同是锂离子电池,三元锂电池和磷酸铁锂电池的特点有些不同。三元锂电池的循环寿命介于铅酸电池和磷酸铁锂电池之间 ,但浮充寿命远好于磷酸铁锂电池,能量密度更是比磷酸铁锂电池还要高50%以上,成本也比磷酸铁锂电池低。灵活地选择磷酸铁锂电池和三元锂电池,将会使锂电池后备电源在通信行业的应用更加广泛。

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  当前,锂电池的一次性成本投入仍然高,但从总所有成本(TCO)方面考虑,锂电池并不高于铅酸电池。尽管价格比普通铅酸电池高2~4倍,但由于寿命长、维护和更换成本低等优势,锂电池生命周期内的TCO甚至会低于铅酸电池。未来,伴随着电动汽车和储能行业的发展,锂电池应用持续规模化,价格将越来越低,越来越具有竞争力。


差异化场景利用,让锂电池的优势更加突出

  电网差区域作为循环用备电,利用其循环寿命长优势。铅酸电池的特点是浮充寿命长,循环寿命短,简而言之就是越少使用越好。但许多国家和地区的电网环境不好,每天停电时间超过2小时,频繁的循环使用会导致铅酸电池寿命迅速下降,而具有高循环寿命的锂电池就适合在此类环境使用。

  应用于壁挂式电源和抱杆式电源,突出其能量密度高的特性。铅酸电池有占地多、重量大、对承重要求高的缺点,越来越难满足小空间场景的要求。而锂电池的能量密度是铅酸电池的2~4倍,特别适合在上述环境中使用。

      在短时间备电的UPS或通信电源中使用,发挥其放电倍率好的特点。某些使用油机应急供电的场景,需要UPS或通信电源的后备电源有5~10分钟的备电时间,以便备份数据和切换到油机应急供电,这种情况下只需要电池在5~10分钟内保证一定的输出功率。锂电池在10分钟内即可输出额定容量的90%以上,而铅酸电池在10分钟内最多放出额定容量的30%,锂电池可以配置比铅酸电池少得多的容量即可满足短时备电的要求,节省空间和成本。

高性能的锂电池,需要配合优秀的电池管理系统

  通信储能用锂电池需要配合优秀的电池管理系统,才能真正安全和稳定的使用。锂电池的理论特性决定了其对过充、过放比较敏感,由于发展时间尚短,业界对其一致性、稳定性、大规模串并联、温度控制等问题的研究还不深入,因此需聚焦于电池管理系统的研发,才能更有效更安全地使用锂电池。

  以锂电池为基础的后备电源,可以广泛应用于室内和盲区覆盖、二、三类市电区域、短时备电等对电源重量、体积、循环寿命、倍率要求较高的场景。在大数据时代,共享站、中心机房扩容等空间有限的场景也逐渐需要锂电池后备电源参与。未来,伴随着储能锂电池实现大规模生产,成本不断下降,锂电池将会在通信后备电源领域扮演越来越重要的角色。

 


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