浅谈铁锂电池基站节能减排应用思路

　　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领域的一个热点技术。本文通过介绍磷酸铁锂电池在基站节能减排应用上体现的技术优势，并结合磷酸铁锂电池在多个移动省市分公司的实际应用情况，借助具体的数据分析，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应用的发展前景。

　　关键词：磷酸铁锂电池 节能减排基站节能

　　1. 背景介绍

　　通信业的迅猛发展带动了网络规模的不断扩大，各种通信设备不断增加，网络设备所需的电力等能源需求日益增长，通信业面临着巨大的成本压力。能源消耗已严重影响到电信企业的效益和发展。根据“十二五”规划，中国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。根据阿尔卡特朗讯与清华大学媒介调查实验室4月19日在北京发布的一项调查报告显示，绿色信息通信技术在中国信息通信技术行业得到较高认知，39%的信息通信技术企业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。作为国民经济重要组成部分的电信运营企业来说，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汽车行业，近年来通信行业也对于铁电池的应用进行了更多的思考。作为历次技术革新的先驱，行业内关于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。其产品形式主要为12V、48V电池模块，容量等级多数集中在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势，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

　　由上表分析不难得出：比亚迪12V/200Ah铁电池模块F12200具有更加突出的优势：容量较R12150铁电池模块增加33%,体积增加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势更加明显。

　　3. 通信用磷酸铁锂电池节能减排应用思路

　　中国目前有逾百万个移动通信基站。按照中国移动的统计，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迫切需要解决的问题，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企业，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解决思路：涵盖IDC机房、宏基站、边际网村通基站。

　　3.1 IDC机房铁电池解决思路

　　（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，新技术的不断应用，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。现在国内已经出现的大的IDC机房内，运行着数千台的服务器，如何为这些网络设备的运行提供绿色节能、安全可靠的供电保障，是目前需要迫切解决的问题。

　　众所周知，IDC机房中蓄电池组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重要性，往往需达到一类市电不可用度指标，电池的作用仅为备电，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、重量轻的特性优势，提出一种利用磷酸铁锂电池组作为“储能电站”的创新解决思路，即：采用大容量磷酸铁锂电池组作为IDC机房后备电池，在夜间话务量低、电网压力小时对铁电池组进行充电；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。

　　此方案采用铁电池有以下优势：

　　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以上放电依然能放出标称容量的90%以上，能有效降低蓄电池组配置总容量；

　　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用磷酸铁锂电池组

　　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提供可能。相关数据表明：传统选择2组3 0 0 A h铅酸电池的基站，选用铁锂电池时只需要2组200A h;1组48 V/200A h铁锂电池组与1组48 V/300 A h铅酸电池组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48 V/300 Ah的铁锂电池组和铅酸电池组，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解决思路

　　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，如果将工作温度提高到30℃甚至更高（35 ~ 40℃），则空调的用电量会下降至50%左右，由上表对比可知，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方法。基站中设备对温度最敏感的部分是蓄电池组，温度每上升10℃，铅酸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，所以可直接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组，放置在室外，有效节约占地，节能降耗。而同比铅酸电池采用此种方案则需加装户外电池保温箱。

　　此方案下：初始投资基本相同，节能减排效果优势明显。1组48V/ 300Ah铅酸电池价格约18720元（约1.3元/1V·Ah），1组48V/200Ah铁锂电池价格约40320元（4.2元/1 V·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组铅酸电池（含保温箱）的1.4倍。规模化生产后，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。