張文偉

（山西通信通達(dá)微波技術(shù)有限公司，山西 太原 030012）

0 引言

近年來(lái)，我國(guó)能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展快速，對(duì)于電梯梯次利用具有了較高的要求。根據(jù)相關(guān)研究可以了解到，我國(guó)動(dòng)力電池在退役數(shù)量方面具有較快的增長(zhǎng)，動(dòng)力電池梯次利用增長(zhǎng)加快，對(duì)于很多汽車上退役下的電池來(lái)說(shuō)，雖然無(wú)法對(duì)汽車駕駛需求進(jìn)行滿足，但依然具有70%左右的初始容量比重。與此同時(shí)，我國(guó)具有多個(gè)建成的通信基站，每年存量電池以及基站新建當(dāng)中對(duì)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(chǔ)能系統(tǒng)當(dāng)中的應(yīng)用前景十分廣泛。

1 應(yīng)用背景

目前，國(guó)內(nèi)外在梯次電池技術(shù)研究方面發(fā)展快速，對(duì)于梯次電池的利用成本進(jìn)行了深入的研究與評(píng)估。如有美國(guó)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室即對(duì)梯次電池應(yīng)用成本進(jìn)行分析，做好對(duì)應(yīng)經(jīng)濟(jì)分析模型的構(gòu)建。美國(guó)電力科學(xué)研究院對(duì)鉛酸、鎳氫、鋰離子及鋰聚合物電池在電力系統(tǒng)、通信基站應(yīng)用前景進(jìn)行了對(duì)比，同時(shí)對(duì)梯次電池使用當(dāng)中在電池成本降低影響與儲(chǔ)能方面的價(jià)值進(jìn)行了分析。我國(guó)專業(yè)人員也在該方面進(jìn)行了深入的研究，通過(guò)電源轉(zhuǎn)換系統(tǒng)的應(yīng)用中，以基站儲(chǔ)能需求對(duì)交流三相40.50Hz以及直流48V電壓供電模式進(jìn)行輸出，較好的滿足了基站蓄能系統(tǒng)運(yùn)行需求。中國(guó)公司也在通信基站梯次電池規(guī)模化應(yīng)用方面進(jìn)行了研究，對(duì)于梯次電池產(chǎn)業(yè)在我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)化、專業(yè)化以及規(guī)?；l(fā)展起到了積極的帶動(dòng)作用。

2 具體應(yīng)用

2.1 光伏上塔系統(tǒng)

在通信基站當(dāng)中，光伏電池組建是上塔系統(tǒng)發(fā)電當(dāng)中的核心元件，在陽(yáng)光照射在電池組件上之后，則將在內(nèi)部形成電壓，將太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的轉(zhuǎn)換。光伏組件在具體應(yīng)用當(dāng)中，能夠有效的將太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)對(duì)電能的轉(zhuǎn)換，對(duì)光電轉(zhuǎn)換目標(biāo)進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，同時(shí)，通過(guò)一體化控制其的應(yīng)用，能夠?qū)㈦娫磳?shí)現(xiàn)對(duì)48V直流電的轉(zhuǎn)換，在保證能夠?yàn)榛矩?fù)載供電的情況下，起到蓄電池充電的效果。

通過(guò)光伏上塔系統(tǒng)梯次電池的使用，則能夠在白天充電、夜間放電，在不對(duì)其他電源連接的情況下，也能夠使基站以連續(xù)的方式運(yùn)行，使基站能夠以此獲得好的備用電源，在對(duì)電能消耗量有效節(jié)約的基礎(chǔ)上，對(duì)基站運(yùn)行成本進(jìn)行有效的控制。在具體應(yīng)用當(dāng)中，梯次電池也是通信基站系統(tǒng)當(dāng)中的主要電能來(lái)源，而輔助應(yīng)用太陽(yáng)能系統(tǒng)。在日常運(yùn)行當(dāng)中，應(yīng)用梯次電池為基站運(yùn)行提供電力能源，而在晴朗天氣當(dāng)中，則將應(yīng)用上塔系統(tǒng)進(jìn)行對(duì)基站的供電，同時(shí)能夠?yàn)樘荽坞姵剡M(jìn)行充電。在陰天與夜間，當(dāng)上塔系統(tǒng)不能夠正常供電時(shí)，則將自動(dòng)啟動(dòng)梯次電池進(jìn)行供電，以此保證基站在運(yùn)行當(dāng)中具有穩(wěn)定、持續(xù)的特點(diǎn)。

2.2 5G微基站

在5G時(shí)代發(fā)展的情況下，入網(wǎng)設(shè)備不斷增加，同時(shí)，其對(duì)于運(yùn)行速率具有較高的要求，需要在具體工作當(dāng)中對(duì)較多數(shù)量的微基站進(jìn)行設(shè)置，以此才能夠?qū)?G發(fā)展需求進(jìn)行滿足，可以說(shuō)，5G微站也因此成為了現(xiàn)階段企業(yè)發(fā)展當(dāng)中的主要趨勢(shì)，對(duì)于基站的運(yùn)行效率、質(zhì)量也具有了更高的要求。在具體應(yīng)用基礎(chǔ)設(shè)施產(chǎn)品時(shí)，需要能夠滿足微基站、網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展應(yīng)用需求，通信電源方面，需要保證具有良好的性能品質(zhì)，以此才能夠滿足應(yīng)用需求。對(duì)于5G微站來(lái)說(shuō)，具有較廣的分布范圍，也因此使電力系統(tǒng)在分布方面存在一定的不足，在該情況下，部分5G微站通過(guò)儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用為基站運(yùn)行提供電能，通過(guò)梯次電池的應(yīng)用即能夠?qū)υ摲矫嫘枨筮M(jìn)行滿足。近年來(lái)，相關(guān)公司已經(jīng)完成了5G微基站電源的創(chuàng)新與研發(fā)，以新推出的電池建設(shè)一體化電源，通過(guò)該電池在5G微站當(dāng)中的應(yīng)用，無(wú)論是在功率密度、適應(yīng)性還是靈活性方面都具有好的表現(xiàn)，能夠有效的滿足微基站、5G發(fā)展趨勢(shì)的應(yīng)用特點(diǎn)[1]。

3 應(yīng)用價(jià)值

3.1 技術(shù)分析

同鉛酸電池相比，梯次電池在高溫性能、循環(huán)壽命與能量密度等方面優(yōu)勢(shì)明顯，在各項(xiàng)指標(biāo)方面都具有優(yōu)勢(shì)：第一，標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)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(jià)比。在將鉛酸電池設(shè)為1的情況下，梯次電池為1.23/2.13/3.6/4.4/；第六，適用場(chǎng)景。梯次電池適合應(yīng)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(shù)層面，能夠?qū)Σ煌愋凸r下的備電需求進(jìn)行滿足，能夠?qū)︺U酸電池進(jìn)行全面的替代，且不同循環(huán)壽命電池也能夠在不同應(yīng)用場(chǎng)景當(dāng)中具有較好的應(yīng)用[2]。

3.2 經(jīng)濟(jì)分析

在一、二類市電工況下：第一，設(shè)備負(fù)荷，兩者都為2000W，備電時(shí)長(zhǎng)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(jià)。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(fèi)。鉛酸電池為0.5萬(wàn)元，梯次電池為0.25萬(wàn)元；第六，循環(huán)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(wàn)元，梯次電池為0.14萬(wàn)元。

在三、四類市電工況下：第一，設(shè)備負(fù)荷，兩者都為3000W，備電時(shí)長(zhǎng)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(jià)。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(fèi)。鉛酸電池為0.5萬(wàn)元，梯次電池為0.25萬(wàn)元；第六，循環(huán)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(wàn)元，梯次電池為0.16萬(wàn)元。

4 技術(shù)方案

就目前來(lái)說(shuō)，通信基站在利用動(dòng)力電池時(shí)，主要的方案有：

4.1 方案一

集中拆解退役動(dòng)力電池，做好狀態(tài)評(píng)估、余能檢測(cè)、集中拆解以及集成標(biāo)準(zhǔn)化模塊等工作，以此對(duì)電池模塊梯次利用的一致性與安全性進(jìn)行提升，使其能夠滿足再利用標(biāo)準(zhǔn)要求。就目前來(lái)說(shuō)，一種傾向是對(duì)48V電壓等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化摩阻進(jìn)行使用，該類模組在通信基站動(dòng)力電池梯次應(yīng)用方面具有較好的優(yōu)勢(shì)。

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

4.2 方案二

在該方案當(dāng)中，直接改造使用退役動(dòng)力電池，對(duì)具有不同狀態(tài)，不是48V額定電壓的梯次模塊/電池包進(jìn)行使用。在應(yīng)用雙向AC/DC、DC/DC的方式連接交流與直流母線應(yīng)用為備用電源。

5 發(fā)展展望

同傳統(tǒng)鉛酸電池相比，梯次電池在循環(huán)性能、性價(jià)比與能量密度等方面具有更好的表現(xiàn)，適合應(yīng)用在通信基站儲(chǔ)能備電當(dāng)中。點(diǎn)多面廣基站資源的存在，也為梯次電池的規(guī)模化應(yīng)用帶來(lái)了優(yōu)勢(shì)，可以說(shuō)，通信基站是梯次電池具體應(yīng)用當(dāng)中的最佳場(chǎng)景。而為了能夠在通信基站儲(chǔ)能工作當(dāng)中更好的做好梯次電池的應(yīng)用，以此實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)、社會(huì)效益的有效提升，則可以在未來(lái)工作當(dāng)中做好以下工作：第一，明確基站運(yùn)營(yíng)商作為退役動(dòng)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(yùn)營(yíng)商統(tǒng)一建立動(dòng)力電池的管理平臺(tái)，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)動(dòng)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(yùn)營(yíng)商在我國(guó)建立起統(tǒng)一的電池?cái)?shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)平臺(tái)，以此對(duì)我國(guó)不同階段運(yùn)行數(shù)據(jù)與電池運(yùn)行狀態(tài)等進(jìn)行準(zhǔn)確的掌握，以此對(duì)動(dòng)力電池梯次利用、再制造成本進(jìn)行有效的降低；第四，國(guó)家層面，需要能夠積極推進(jìn)梯次電池相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化，對(duì)于梯次電池的檢測(cè)、分類、拆解、二次成組與貯存運(yùn)輸當(dāng)中的相關(guān)技術(shù)，需要能夠做好統(tǒng)一技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的建立，以此對(duì)梯次利用的效率水平進(jìn)行提升；第五，對(duì)于基站運(yùn)營(yíng)商梯次電池再制造、回收、再生利用相關(guān)項(xiàng)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(jié)束語(yǔ)

根據(jù)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(huán)壽命與應(yīng)用成本等方面都具有明顯的優(yōu)勢(shì)。在實(shí)際工作開(kāi)展中，需要積極做好梯次電池的推廣應(yīng)用，更好的滿足實(shí)際工作需求。