梯次電池在通信基站儲能系統的應用價值

張文偉

（山西通信通達微波技術有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

近年來，我國能源汽車產業發展快速，對于電梯梯次利用具有了較高的要求。根據相關研究可以了解到，我國動力電池在退役數量方面具有較快的增長，動力電池梯次利用增長加快，對于很多汽車上退役下的電池來說，雖然無法對汽車駕駛需求進行滿足，但依然具有70%左右的初始容量比重。與此同時，我國具有多個建成的通信基站，每年存量電池以及基站新建當中對于電池都具有較高的需求量，由此可以了解到，梯次電池在基站儲能系統當中的應用前景十分廣泛。

1 應用背景

目前，國內外在梯次電池技術研究方面發展快速，對于梯次電池的利用成本進行了深入的研究與評估。如有美國國家實驗室即對梯次電池應用成本進行分析，做好對應經濟分析模型的構建。美國電力科學研究院對鉛酸、鎳氫、鋰離子及鋰聚合物電池在電力系統、通信基站應用前景進行了對比，同時對梯次電池使用當中在電池成本降低影響與儲能方面的價值進行了分析。我國專業人員也在該方面進行了深入的研究，通過電源轉換系統的應用中，以基站儲能需求對交流三相40.50Hz以及直流48V電壓供電模式進行輸出，較好的滿足了基站蓄能系統運行需求。中國公司也在通信基站梯次電池規模化應用方面進行了研究，對于梯次電池產業在我國標準化、專業化以及規模化發展起到了積極的帶動作用。

2 具體應用

2.1 光伏上塔系統

在通信基站當中，光伏電池組建是上塔系統發電當中的核心元件，在陽光照射在電池組件上之后，則將在內部形成電壓，將太陽能實現對電能的轉換。光伏組件在具體應用當中，能夠有效的將太陽能實現對電能的轉換，對光電轉換目標進行實現，同時，通過一體化控制其的應用，能夠將電源實現對48V直流電的轉換，在保證能夠為基站負載供電的情況下，起到蓄電池充電的效果。

通過光伏上塔系統梯次電池的使用，則能夠在白天充電、夜間放電，在不對其他電源連接的情況下，也能夠使基站以連續的方式運行，使基站能夠以此獲得好的備用電源，在對電能消耗量有效節約的基礎上，對基站運行成本進行有效的控制。在具體應用當中，梯次電池也是通信基站系統當中的主要電能來源，而輔助應用太陽能系統。在日常運行當中，應用梯次電池為基站運行提供電力能源，而在晴朗天氣當中，則將應用上塔系統進行對基站的供電，同時能夠為梯次電池進行充電。在陰天與夜間，當上塔系統不能夠正常供電時，則將自動啟動梯次電池進行供電，以此保證基站在運行當中具有穩定、持續的特點。

2.2 5G微基站

在5G時代發展的情況下，入網設備不斷增加，同時，其對于運行速率具有較高的要求，需要在具體工作當中對較多數量的微基站進行設置，以此才能夠對5G發展需求進行滿足，可以說，5G微站也因此成為了現階段企業發展當中的主要趨勢，對于基站的運行效率、質量也具有了更高的要求。在具體應用基礎設施產品時，需要能夠滿足微基站、網絡的發展應用需求，通信電源方面，需要保證具有良好的性能品質，以此才能夠滿足應用需求。對于5G微站來說，具有較廣的分布范圍，也因此使電力系統在分布方面存在一定的不足，在該情況下，部分5G微站通過儲能系統的應用為基站運行提供電能，通過梯次電池的應用即能夠對該方面需求進行滿足。近年來，相關公司已經完成了5G微基站電源的創新與研發，以新推出的電池建設一體化電源，通過該電池在5G微站當中的應用，無論是在功率密度、適應性還是靈活性方面都具有好的表現，能夠有效的滿足微基站、5G發展趨勢的應用特點[1]。

3 應用價值

3.1 技術分析

同鉛酸電池相比，梯次電池在高溫性能、循環壽命與能量密度等方面優勢明顯，在各項指標方面都具有優勢：第一，標準循環壽命方面，鉛酸電池為200次，梯次電池為400/800/1500/2000次；第二，能量密度，鉛酸電池為30至35Wh/kg，梯次電池為90至120Wh/kg；第三，工作溫度，鉛酸電池在5至30℃之間，梯次電池在-20至55℃之間；第四，成本方面，鉛酸電池為0.4元/Wh，梯次電池為0.65/0.75/0.83/0.9元/Wh；第五，性價比。在將鉛酸電池設為1的情況下，梯次電池為1.23/2.13/3.6/4.4/；第六，適用場景。梯次電池適合應用在多種市電工況下，包括有削峰填谷與新能源方面。

由此可以了解到，梯次電池在技術層面，能夠對不同類型工況下的備電需求進行滿足，能夠對鉛酸電池進行全面的替代，且不同循環壽命電池也能夠在不同應用場景當中具有較好的應用[2]。

3.2 經濟分析

在一、二類市電工況下：第一，設備負荷，兩者都為2000W，備電時長都為3h；第二，電池容量。鉛酸電池為226Ah，梯次電池為150Ah；第三，電池單價。鉛酸電池為0.6元/Wh，梯次電池為0.65/Wh；第四，電池殘值。鉛酸電池為0.2/Wh，梯次電池為0；第五，安裝費。鉛酸電池為0.5萬元，梯次電池為0.25萬元；第六，循環壽命。鉛酸電池為200次，梯次電池為400次。由此可以了解到，鉛酸電池每年的成本約為0.2萬元，梯次電池為0.14萬元。

在三、四類市電工況下：第一，設備負荷，兩者都為3000W，備電時長都為3h；第二，電池容量。鉛酸電池為1500Ah，梯次電池為1150Ah；第三，電池單價。鉛酸電池為00.6元/Wh，梯次電池為0.75/Wh；第四，電池殘值。鉛酸電池為0.2/Wh，梯次電池為0；第五，安裝費。鉛酸電池為0.5萬元，梯次電池為0.25萬元；第六，循環壽命。鉛酸電池為200次，梯次電池為800次。由此可以了解到，鉛酸電池每年的成本約為0.26萬元，梯次電池為0.16萬元。

4 技術方案

就目前來說，通信基站在利用動力電池時，主要的方案有：

4.1 方案一

集中拆解退役動力電池，做好狀態評估、余能檢測、集中拆解以及集成標準化模塊等工作，以此對電池模塊梯次利用的一致性與安全性進行提升，使其能夠滿足再利用標準要求。就目前來說，一種傾向是對48V電壓等級標準化摩阻進行使用，該類模組在通信基站動力電池梯次應用方面具有較好的優勢。

具體應用方面：第一，電池直連-48V母線供電系統。在基站新建或者改造時，在使用狀態相同梯次模塊/電池包應用為儲能后備一體時，可以對電池直連母線方式進行使用；第二，電池包應用共用管理器母線。對于現有站的擴容，以及對具有較大性能差異梯次模塊/電池包進行改造時，則可以使用電池通用管理器的方式將其余母線進行直接連接。

4.2 方案二

在該方案當中，直接改造使用退役動力電池，對具有不同狀態，不是48V額定電壓的梯次模塊/電池包進行使用。在應用雙向AC/DC、DC/DC的方式連接交流與直流母線應用為備用電源。

5 發展展望

同傳統鉛酸電池相比，梯次電池在循環性能、性價比與能量密度等方面具有更好的表現，適合應用在通信基站儲能備電當中。點多面廣基站資源的存在，也為梯次電池的規模化應用帶來了優勢，可以說，通信基站是梯次電池具體應用當中的最佳場景。而為了能夠在通信基站儲能工作當中更好的做好梯次電池的應用，以此實現經濟、社會效益的有效提升，則可以在未來工作當中做好以下工作：第一，明確基站運營商作為退役動力電池回收、利用、再制造的主要主體；第二，政府部門要積極牽頭，由基站運營商統一建立動力電池的管理平臺，以此實現對動力電池的群生命周期管理；第三，政府部門在牽頭的將初上，由基站運營商在我國建立起統一的電池數據實時監測平臺，以此對我國不同階段運行數據與電池運行狀態等進行準確的掌握，以此對動力電池梯次利用、再制造成本進行有效的降低；第四，國家層面，需要能夠積極推進梯次電池相關技術的應用標準化，對于梯次電池的檢測、分類、拆解、二次成組與貯存運輸當中的相關技術，需要能夠做好統一技術標準的建立，以此對梯次利用的效率水平進行提升；第五，對于基站運營商梯次電池再制造、回收、再生利用相關項目，需要能夠在改造資金、廠房土地等方面給予政策支持。

6 結束語

根據上述分析可以了解到，梯次電池同鉛酸電池相比，在能量密度、高溫性能、循環壽命與應用成本等方面都具有明顯的優勢。在實際工作開展中，需要積極做好梯次電池的推廣應用，更好的滿足實際工作需求。