浅谈铁锂电池基站节能减排使用思路

摘要：通信用磷酸铁锂电池(本文简称铁电池)目前已在多个通信运营商进行试点，同时也是目前通信电源范畴的一个热点技术。本文通过解析磷酸铁锂电池在基站节能减排使用上体现的技术优点，并结合磷酸铁锂电池在多个移动省市分公司的实际使用情况，借助详尽的数据分解，指出了磷酸铁锂电池，尤其是大容量磷酸铁锂电池在通信运营商基站节能减排中大规模使用的发展前景。

关键词：磷酸铁锂电池节能减排基站节能

1.背景解析

通信业的迅猛发展带动了网络规模的不断张大，各种通信设备不断新增，网络设备所需的电力等能源需求日益上升，通信业面对着巨大的成本压力。能源消耗已严重影响到电信公司的效益和发展。依据十二五规划，我国2015年将使全国碳排放强度比2010年下降17%。通信业同样责无旁贷，绿色通信再次被聚焦。依据阿尔卡特朗讯与清华大学媒介调查试验室四月十九日在北京公布的一项调查报告显示，绿色信息通信技术在我国信息通信技术行业得到较高认知，39%的信息通信技术公司已制定了碳减排的五年计划，下降幅度从1%到20%不等。

我国已经成为通信大国，庞大的电信网络一方面造成能源消耗的居高不下——机房的电子设备、基站和空调都消耗着大量电能;另一方面，机房空调大量使用氟利昂，基站为数众多的蓄电池及每年退网淘汰的电子和电器设备，如不妥善处置，都可能对环境构成威胁。作为国民经济紧要组成部分的电信运营公司来说，节能减排势在必行。而基站节能是通信行业节能的重中之重。

2.通信用磷酸铁锂电池的发展

磷酸铁锂电池凭借其出色的特性(能量密度高/安全性强/高温性能优异/高功率输出/长循环寿命/环保)，已逐渐走入人们的视野。早期其多数运用在电动车行业，近年来通信行业也关于铁电池的使用进行了更多的沉思。作为历次技术革新的先行，行业内有关铁电池的试点活动已全面铺开。

国内各电源厂商积极配合，已形成相对完善的通信用磷酸铁锂电池产品线。其产品形式紧要为12V、48V电池模块，容量等级多数聚集在10AH~150AH。比亚迪铁电池已推出200AH产品R12200，较之传统的10AH~150AH，200AH铁电池在体积、重量上具有更加突出优点，可最大程度上满足通信行业节能减排的需求。

48V铁电池模块规格参数表

12V铁电池模块规格参数表

由上表分解不难得出：比亚迪12V/200Ah铁电池模块F12200具有更加突出的优点：容量较R12150铁电池模块新增33%，体积新增12%，重量基本相同。相同容量下，体积更小、重量更轻，运用于通信行业节能减排的优点更加分明。

3.通信用磷酸铁锂电池节能减排使用思路

我国目前有逾百万个移动通信基站。按照我国移动的统计，基站耗电占总耗电量的70%以上。开展基站节能降耗成为一个急切要处理的问题,可以说基站节能是通信行业节能减排的重中之重。

比亚迪作为锂电池行业的领军公司，依托铁电池优异的高温性能，提出以下基于通信基站的节能减排处理思路：涵盖IDC机房、宏基站、边际网村通基站。

3.1IDC机房铁电池处理思路

(1)措施一：IDC机房铁锂电池储能电站思路

随着通信业的高速发展，新技术的不断使用，诸如Web2.0、pSp、网络视频业务、电子商务等业务的蓬勃发展，使得通信业的IDC业务有了非常大的提升。今朝国内已经出现的大的IDC机房内，运行着数千台的服务器，要怎么样为这些网络设备的运行供应绿色节能、安全可靠的供电保障，是目前要急切处理的问题。

众所周知，IDC机房中蓄电池包宜分两组或多组安装，其总容量由蓄电池独立向负载供电的时间确定。但实际由于IDC机房服务器在通信系统中紧要性，往往需达到一类市电不可用度指标，电池的用途仅为备电，放电次数极少，往往是放置到寿命结束，不符合行业内节能减排的大环境。

比亚迪依托磷酸铁锂电池超长循环寿命、体积小、重量轻的特性优点，提出一种利用磷酸铁锂电池包作为储能电站的创新处理思路，即：采用大容量磷酸铁锂电池包作为IDC机房后备电池，在夜间话务量低、电网压力小时对铁电池包进行充电;在日间话务量高、电网压力大时对负载供电，以减少电能浪费，错峰调谷，均衡用电负荷，提高能源利用率，实现节能减排。

此办法采用铁电池有以下优点：

a)长循环寿命，常温1C充放电循环寿命达到2000次以上，尤其适用于此种频繁充放电的场合;

b)能量转化效率高，铁电池的转化效率高达95%，绿色节能;

c)优良的高倍率放电特性，铁电池在3C以上放电仍旧能放出标称容量的90%以上，能有效降低蓄电池包配置总容量;

d)体积小、重量轻，节省机房加固成本，减少资源消耗。

(2)措施二：HVDC用磷酸铁锂电池包

HVDC(高压直流供电系统)的系统效率和供电可靠性均要大大高于UpS供电系统，这一点已经得到了业内人士的公认，HVDC替代UpS系统已是大势所趋。

而铁电池的高倍率放电特性和体积小重量轻的特点，为其和HVDC系统并列放置在机房内供应可能。相关数据声明：传统选择2组300Ah铅酸蓄电池的基站，选用铁锂电池时只要2组200Ah;1组48V/200Ah铁锂电池包与1组48V/300Ah铅酸蓄电池包在同样的安装方式下，前者占地面积是后者的59%，重量是后者的28%。若考虑在机房承重条件相同的情况下，铁锂电池可采用双层双列安装，而铅酸蓄电池需采用单层双列安装，则前者占地面积是后者的29%。同是1组48V/300Ah的铁锂电池包和铅酸蓄电池包，在同样的安装方式下，前者占地面积是后者的59%，重量是后者的34%。由上：铁电池配合HVDC实现更大限度的节能减排。

3.2空间紧张的室内宏基站铁电池处理思路

据相关统计资料：目前，基站内空调设定工作温度一般为20℃~28℃左右，倘若将工作温度提高到30℃甚至更高(35~40℃)，则空调的用电量会下降至50%左右，由上表比较可知，空调用电一般占到基站用电总量的50%左右，所以提高空调工作温度是简单有效的实现通信基站节能减排的办法。基站中设备对温度最敏感的部分是蓄电池包，温度每上升10℃，铅酸蓄电池的寿命减少一半，磷酸铁锂电池可以耐受高温55℃而寿命不受影响，所以可笔直将基站温度设置值调高，实现节能减排。

依托磷酸铁锂电池优良的高温性能和循环寿命，我们提出此类空间紧张的室内宏基站，采用铁电池+户外电池柜作为后备电池包，放置在室外，有效节约占地，节能降耗。而同比铅酸蓄电池采用此种办法则需加装户外电池保温箱。

此办法下：初始投资基本相同，节能减排效果优点分明。1组48V/300Ah铅酸蓄电池价格约18720元(约1.3元/1V·Ah)，1组48V/200Ah铁锂电池价格约40320元(4.2元/1V·Ah)，1组电池保温箱价格约1万元，1组铁锂电池(不需保温箱)价格是1组铅酸蓄电池(含保温箱)的1.4倍。规模化加工后，磷酸铁锂电池价格降至3.5元/V·Ah时，1组铁锂电池(不需保温箱)价格是3.36万元，两者费用基本相等。另外，机房面积减少、重量减少可以降低机房建设成本，铁锂电池循环寿命更优可以延长电池更换周期，高温性能可以节约空调用电等。

3.3无空调/边远站点铁电池处理思路

村通工程的基站多设在偏远的农村，规模小、配置小，基本上都没有空调，接通市电成本过高或市电停电频繁，同时由于铅酸蓄电池对温度敏感，在恶劣环境条件下工作的寿命短、更换频繁，导致此类基站的维护成本过高。

关于无空调且市电停电频繁站点，采用铁电池作为后备电源，具有分明的优点，其高温性能优异，无空调站点中铁电池的容量衰减与有空调的站点电池容量衰减相比基本相同，无恒温措施对电池衰减的延缓用途影响不大。

关于市电引入成本过高的站点，采用铁电池配合太阳能光伏供电，相比较与铅酸蓄电池具有不可替代的用途。铁电池高温性能好、可深度充放电、循环寿命长，体积小、重量轻，安装轻便。

比亚迪技校联通光电混合试验局(铁锂电池工作环境为楼梯间、无空调、太阳直射)，负载约莫为1500W。优先太阳能供电，即先使用太阳能供给负载，多余能量存入铁锂电池，在太阳能不足时，再由铁锂电池(放出储存能量)供应负载用电。

详尽探测场景与探测数据如下。

fig.1比亚迪技校联通光电混合试验局

fig.2试验局铁锂电池容量保存率

fig.3节能减排效益

此试点办法中，铁锂电池接近每天一个充放电循环，试验局自2011年五月建成以来，铁电池性能良好，运行稳定，共计节能减排3286977Wh，达到预期节能减排30%的效果。

同时，该项目充足验证了铁电池极其优异的高温性能、突出的循环寿命，铁锂电池运用于无空调基站或室外站点具有突出的优点，对通信行业的节能减排具有显著的效果。目前容量保存率为91.5%。

4.通信用磷酸铁锂电池推广案例及市场展望

随着行业内对铁电池的广泛重视，比亚迪作为锂电池传统优点公司，进一步加大了与国内运营商的铁电池试点合作活动，目前已在广东、福建、广西、云南、重庆、北京、河北、江苏等各省市移动分公司建立了有关铁电池的合作关系。以下是试点典型案例分解。

fig.1北京移动fig.2海南移动fig.3河北电信

(高碑店/朝阳公园户外站)(户外站点)(核心机房4000Ah场景)

fig.4重庆移动fig.5广东移动

(民安大道户外灯杆站)(沙井乌江工业园2400Ah场景)

比亚迪铁电池试点已在全国多个省市展开，目前最长的在网时间最长已达3年。从全国各地试点站情况来看，目前铁电池包的均匀容量保存率在90%以上，可靠性良好。

通信用磷酸铁锂电池包通过试点分解得出以下结论：

第一：采用铁电池节能效益非常突出。得益于其优越的高倍率放电特性和高温性能，在减少基站电池包容量的配置的同时，更加适用于基站升温技术，减少基站中空调开启时间，实现节能减排。由前述各容量铁电池的比较，采用大容量(200Ah以上)铁电池，其综合效益更加突出。

第二：铁电池具有优异的高温性能，于室外站和无空调的村通站则可以大力推广磷酸铁锂电池，以节能减排;

第三：虽然铁电池的一次性投入成本稍高，但长期运行的性价比要远高于传统阀控式铅酸蓄电池;

当然，铁电池在国内通信行业的使用也并非一蹴而就。影响铁锂电池大规模使用的紧要因素，紧要是价格过高以及对可靠性的担心。老化实验;寿命和温度、电压、倍率、深度、内阻的关系;容量和温度、倍率、内阻的关系等数据方面，目前磷酸铁锂电池还不能供应足够可信的数据支撑。至于现网使用，目前铁电池在通信行业最长的试用时间也就在三年左右，还不能得出可以大规模使用的结论。同时国内运行商对铁电池的试点，多数聚集在小容量铁电池包，其中大部分是48V10AH~100AH，关于大容量(200AH及以上)试点力度不够，制约了铁电池更大规模的使用。

随着铁电池使用的进一步加大，相关在网数据的逐步完善，可以预见，随着节能减排的不断深入，磷酸铁锂电池在通信行业中将获得广泛的使用。

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