淺談鐵鋰電池基站節(jié)能減排應(yīng)用思路

　　摘要：通信用磷酸鐵鋰電池（本文簡稱“鐵電池”）目前已在多個通信運(yùn)營商進(jìn)行試點(diǎn)，同時也是目前通信電源領(lǐng)域的一個熱點(diǎn)技術(shù)。本文通過介紹磷酸鐵鋰電池在基站節(jié)能減排應(yīng)用上體現(xiàn)的技術(shù)優(yōu)勢，并結(jié)合磷酸鐵鋰電池在多個移動省市分公司的實(shí)際應(yīng)用情況，借助具體的數(shù)據(jù)分析，指出了磷酸鐵鋰電池，尤其是大容量磷酸鐵鋰電池在通信運(yùn)營商基站節(jié)能減排中大規(guī)模應(yīng)用的發(fā)展前景。

　　關(guān)鍵詞：磷酸鐵鋰電池 節(jié)能減排基站節(jié)能

　　1. 背景介紹

　　通信業(yè)的迅猛發(fā)展帶動了網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，各種通信設(shè)備不斷增加，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所需的電力等能源需求日益增長，通信業(yè)面臨著巨大的成本壓力。能源消耗已嚴(yán)重影響到電信企業(yè)的效益和發(fā)展。根據(jù)“十二五”規(guī)劃，中國2015年將使全國碳排放強(qiáng)度比2010年下降17%.通信業(yè)同樣責(zé)無旁貸，綠色通信再次被聚焦。根據(jù)阿爾卡特朗訊與清華大學(xué)媒介調(diào)查實(shí)驗(yàn)室4月19日在北京發(fā)布的一項調(diào)查報告顯示，綠色信息通信技術(shù)在中國信息通信技術(shù)行業(yè)得到較高認(rèn)知，39%的信息通信技術(shù)企業(yè)已制定了碳減排的五年計劃，下降幅度從1%到20%不等。

　　我國已經(jīng)成為通信大國，龐大的電信網(wǎng)絡(luò)一方面造成能源消耗的居高不下--機(jī)房的電子設(shè)備、基站和空調(diào)都消耗著大量電能；另一方面，機(jī)房空調(diào)大量使用氟利昂，基站為數(shù)眾多的蓄電池及每年退網(wǎng)淘汰的電子和電器設(shè)備，如不妥善處置，都可能對環(huán)境構(gòu)成威脅。作為國民經(jīng)濟(jì)重要組成部分的電信運(yùn)營企業(yè)來說，節(jié)能減排勢在必行。而基站節(jié)能是通信行業(yè)節(jié)能的重中之重。

　　2. 通信用磷酸鐵鋰電池的發(fā)展

　　磷酸鐵鋰電池憑借其出色的特性（能量密度高/安全性強(qiáng)/高溫性能優(yōu)異/高功率輸出/長循環(huán)壽命/環(huán)保），已逐漸走入人們的視野。早期其多數(shù)運(yùn)用在電動汽車行業(yè)，近年來通信行業(yè)也對于鐵電池的應(yīng)用進(jìn)行了更多的思考。作為歷次技術(shù)革新的先驅(qū)，行業(yè)內(nèi)關(guān)于鐵電池的試點(diǎn)活動已全面鋪開。

　　國內(nèi)各電源廠商積極配合，已形成相對完善的通信用磷酸鐵鋰電池產(chǎn)品線。其產(chǎn)品形式主要為12V、48V電池模塊，容量等級多數(shù)集中在10AH~150AH.比亞迪鐵電池已推出200AH產(chǎn)品R12200,較之傳統(tǒng)的10AH~150AH,200AH鐵電池在體積、重量上具有更加突出優(yōu)勢，可最大程度上滿足通信行業(yè)節(jié)能減排的需求。

　　48V鐵電池模塊規(guī)格參數(shù)表

　　12V鐵電池模塊規(guī)格參數(shù)表

　　由上表分析不難得出：比亞迪12V/200Ah鐵電池模塊F12200具有更加突出的優(yōu)勢：容量較R12150鐵電池模塊增加33%,體積增加12%,重量基本相同。相同容量下，體積更小、重量更輕，運(yùn)用于通信行業(yè)節(jié)能減排的優(yōu)勢更加明顯。

　　3. 通信用磷酸鐵鋰電池節(jié)能減排應(yīng)用思路

　　中國目前有逾百萬個移動通信基站。按照中國移動的統(tǒng)計，基站耗電占總耗電量的70%以上。開展基站節(jié)能降耗成為一個迫切需要解決的問題，可以說基站節(jié)能是通信行業(yè)節(jié)能減排的重中之重。

　　比亞迪作為鋰電池行業(yè)的領(lǐng)軍企業(yè)，依托鐵電池優(yōu)異的高溫性能，提出以下基于通信基站的節(jié)能減排解決思路：涵蓋IDC機(jī)房、宏基站、邊際網(wǎng)村通基站。

　　3.1 IDC機(jī)房鐵電池解決思路

　　（1） 措施一：IDC機(jī)房鐵鋰電池“儲能電站”思路

　　隨著通信業(yè)的高速發(fā)展，新技術(shù)的不斷應(yīng)用，諸如Web2.0、PSP、網(wǎng)絡(luò)視頻業(yè)務(wù)、電子商務(wù)等業(yè)務(wù)的蓬勃發(fā)展，使得通信業(yè)的IDC業(yè)務(wù)有了非常大的提升。現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)的大的IDC機(jī)房內(nèi)，運(yùn)行著數(shù)千臺的服務(wù)器，如何為這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的運(yùn)行提供綠色節(jié)能、安全可靠的供電保障，是目前需要迫切解決的問題。

　　眾所周知，IDC機(jī)房中蓄電池組宜分兩組或多組安裝，其總?cè)萘坑尚铍姵鬲?dú)立向負(fù)載供電的時間確定。但實(shí)際由于IDC機(jī)房服務(wù)器在通信系統(tǒng)中重要性，往往需達(dá)到一類市電不可用度指標(biāo)，電池的作用僅為備電，放電次數(shù)極少，往往是放置到壽命結(jié)束，不符合行業(yè)內(nèi)節(jié)能減排的大環(huán)境。

　　比亞迪依托磷酸鐵鋰電池超長循環(huán)壽命、體積小、重量輕的特性優(yōu)勢，提出一種利用磷酸鐵鋰電池組作為“儲能電站”的創(chuàng)新解決思路，即：采用大容量磷酸鐵鋰電池組作為IDC機(jī)房后備電池，在夜間話務(wù)量低、電網(wǎng)壓力小時對鐵電池組進(jìn)行充電；在日間話務(wù)量高、電網(wǎng)壓力大時對負(fù)載供電，以減少電能浪費(fèi)，錯峰調(diào)谷，均衡用電負(fù)荷，提高能源利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

　　此方案采用鐵電池有以下優(yōu)勢：

　　a） 長循環(huán)壽命，常溫1C充放電循環(huán)壽命達(dá)到2000次以上，尤其適用于此種頻繁充放電的場合；

　　b） 能量轉(zhuǎn)化效率高，鐵電池的轉(zhuǎn)化效率高達(dá)95%,綠色節(jié)能；

　　c） 優(yōu)良的高倍率放電特性，鐵電池在3C以上放電依然能放出標(biāo)稱容量的90%以上，能有效降低蓄電池組配置總?cè)萘浚?/FONT>

　　d） 體積小、重量輕，節(jié)省機(jī)房加固成本，減少資源消耗。

　　（2） 措施二：HVDC用磷酸鐵鋰電池組

　　HVDC（高壓直流供電系統(tǒng)）的系統(tǒng)效率和供電可靠性均要大大高于UPS供電系統(tǒng)，這一點(diǎn)已經(jīng)得到了業(yè)內(nèi)人士的公認(rèn)，HVDC替代UPS系統(tǒng)已是大勢所趨。

　　而鐵電池的高倍率放電特性和體積小重量輕的特點(diǎn)，為其和HVDC系統(tǒng)并列放置在機(jī)房內(nèi)提供可能。相關(guān)數(shù)據(jù)表明：傳統(tǒng)選擇2組3 0 0 A h鉛酸電池的基站，選用鐵鋰電池時只需要2組200A h;1組48 V/200A h鐵鋰電池組與1組48 V/300 A h鉛酸電池組在同樣的安裝方式下，前者占地面積是后者的59%,重量是后者的28%.若考慮在機(jī)房承重條件相同的情況下，鐵鋰電池可采用雙層雙列安裝，而鉛酸電池需采用單層雙列安裝，則前者占地面積是后者的29%.同是1組48 V/300 Ah的鐵鋰電池組和鉛酸電池組，在同樣的安裝方式下，前者占地面積是后者的59%,重量是后者的34%.由上：鐵電池配合HVDC實(shí)現(xiàn)更大限度的節(jié)能減排。

　　3.2 空間緊張的室內(nèi)宏基站鐵電池解決思路

　　據(jù)相關(guān)統(tǒng)計資料：目前，基站內(nèi)空調(diào)設(shè)定工作溫度一般為20℃~28℃左右，如果將工作溫度提高到30℃甚至更高（35 ~ 40℃），則空調(diào)的用電量會下降至50%左右，由上表對比可知，空調(diào)用電一般占到基站用電總量的50%左右，所以提高空調(diào)工作溫度是簡單有效的實(shí)現(xiàn)通信基站節(jié)能減排的方法?；局性O(shè)備對溫度最敏感的部分是蓄電池組，溫度每上升10℃，鉛酸電池的壽命減少一半，磷酸鐵鋰電池可以耐受高溫55℃而壽命不受影響，所以可直接將基站溫度設(shè)置值調(diào)高，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排。

　　依托磷酸鐵鋰電池優(yōu)良的高溫性能和循環(huán)壽命，我們提出此類空間緊張的室內(nèi)宏基站，采用鐵電池+戶外電池柜作為后備電池組，放置在室外，有效節(jié)約占地，節(jié)能降耗。而同比鉛酸電池采用此種方案則需加裝戶外電池保溫箱。

　　此方案下：初始投資基本相同，節(jié)能減排效果優(yōu)勢明顯。1組48V/ 300Ah鉛酸電池價格約18720元（約1.3元/1V·Ah），1組48V/200Ah鐵鋰電池價格約40320元（4.2元/1 V·Ah），1組電池保溫箱價格約1萬元，1組鐵鋰電池（不需保溫箱）價格是1組鉛酸電池（含保溫箱）的1.4倍。規(guī)模化生產(chǎn)后，磷酸鐵鋰電池價格降至3.5元/ V·Ah時，1組鐵鋰電池（不需保溫箱）價格是3.36萬元，兩者費(fèi)用基本相等。另外，機(jī)房面積減少、重量減少可以降低機(jī)房建設(shè)成本，鐵鋰電池循環(huán)壽命更優(yōu)可以延長電池更換周期，高溫性能可以節(jié)約空調(diào)用電等。