通信用磷酸铁锂电池的节能减排应用探讨

武世宏

摘要：磷酸铁锂电池简称为铁锂电池，在本研究中可统称为“铁锂电池”，其是一种现阶段常用的蓄电池，在应用的过程中具备使用寿命长，可循环使用、耐高温、体积较小等优点，在国家电网、电动车领域中应用较为广泛，同时在通信行业领域中，对铁锂电池的应用技术进行了多种模式的论证，对试验的站点内容进行了举例分析，以此为技术要点，着重探究铁锂电池的节能减排效益。本研究基于实际案例，对铁锂电池的节能减排技术的应用方向进行了分析，并为铁锂电池的未来应用提供理论支撑。

关键词；通信；磷酸铁锂电池；节能减排；应用

0引言

从铁锂电池的起源上看，1990年，索尼公司作为锂离子电池的首要研究企业，首次推出了基于CO2为正极材料的锂电子电池，经过一年的实践应用及对比实验后，于1991年展开了相应出产产品的量化生产。

铁塔公司2018年已停止采购铅酸电池，统一采购梯次利用铁锂电池。截至2018年底，已在全国31个省市约12万个基站使用梯次铁锂电池约1.5GWh，替代铅酸电池约4.5万吨。铁塔公司作为国有大型通信基础设施综合服务企业，对备用电源有较大需求，通过推进退役铁锂电池的回收和梯次利用，在保障通信服务需要的同时，实现了对退役铁锂蓄电池的集中利用与管控，取得显著成果。

铁锂电池在应用过程中，比传统的铅酸蓄电池使用寿命长、能量密度大，且都能够通过加强循环使用的次数，促进铁锂电池在多领域中的应用，近几年，随着我国节能减排理念的提出，在电池应用领域，其已经被视为消耗能源，且在电信领域中，铁锂电池也被广泛应用，由于在性能和使用效果上更佳，因此符合节能减排需求。

1铁锂电池性能优势比较分析

以铁锂电池与传统的铅酸蓄电池在通信领域中应用为例，过去几十年，通信领域运营商大量使用铅酸蓄电池，存在以下突出的问题：其一，铅酸蓄电池的能量与体积比较小，主要是由于铅酸蓄电池的体积大，占地面积大，而使用过程中产生的能量较小，给机房建设过程中的选址产生较大的难度；其二，铅酸蓄电池在使用过程中，环境温度的控制范围较小，一般在25℃，这样会增加基站的能量消耗；其三，铅酸蓄电池在应用的过程中，充放电作业效率低，使用寿命较短，同时对于环境的污染严重。

因此铁锂电池能够很好的解决铅酸蓄电池的相关缺点，主要的对比性能分析见下表1。

表1铅酸蓄电池与磷酸铁锂电池性能对比分析

从以上数据表格中的性能对比分析看，铁锂电池的能量体积比几乎为铅酸蓄电池的两倍，说明，铁锂电池的使用性能中，能量的存储量大，且消耗的能量较少；在能量的重量比中，铁锂电池的数值是铅酸蓄电池的三倍，说明铁锂电池的能量存储效率高；此外，从循环寿命上分析，铁锂电池的寿命使用周期长，更具经济效益。

2通信用铁锂电池节能减排的发展方向

2.1根据需求判断发展的方向

从通信电源行业发展看，铁锂电池的在通信领域中的发展方向主要涉及到三方面，其一是通信用直流开关的电源系统，其能够通过鉴别通信领域使用的可靠性，不断的完善电信电源系统的电池配置，由于通信领域中的设备众多，因此从开关电源的应用场景进行分析，可以综合性的分为户外电源开关、空间紧张的室内宏基站等，从而实现基于太阳能系统的光伏基站系统。其二，从通信用的UPS交流电源系统中分析，其应用场景如下，可提供交互供电站，交流供电微蜂窝系统，同时结合UPS供电数据机房系统，实现各电源交流供电方案的WLAN站点的实际应用。其三，通信用的240V/336V高压直流电源系统。目前，通信用高压直流电源是当前通信机房应用过程中的新型供电系统，其电压等级可分为240V和336V两种。

2.2通信用铁锂电池节能减排应用及发展的方向

例如比亚迪汽车，将通信领域中对于锂电池的应用需求与铁锂电池的三大优势（体积小、重量轻；高温性能优异；高功率放电）结合起来，形成了具备行业领域内独特的电源系统解决方案，同时根据电信行业中的电源系统，对节能减排应用案例进行了适应性分析。主要包含以下四个方面。

（1）室外一体化铁锂电池电源解决方案分析。由于室外环境中，基站常常会受到太阳直射，进而导致铅酸蓄电池的使用寿命降低，一般情况不会超过2年，而铁锂电池的应用可以大大提升使用寿命，一般可延长到5年-10年，甚至更长。此方案中，主要依据铁锂电池具有体积小，使用寿命长等优势，来实现节能减排的目的。

（2）室内宏基站电源解决方案

由于通信领域中的基站内部结构空间较小，使用体积较小的铁锂电池，不仅能够高效降低基站内部空间的使用面积，同时能够满足基站内部设备的使用需求，结合铁锂电池的耐高温性能，不断的提升使用功能，同时铁锂电池的运行温度可以适应35℃的环境温度，通过节能、节占地面积等方面实现节能减排的效果。

（3）室内覆盖或者分布式站电源解决方案分析

原有的2G网络系统已经不能够满足电信领域的应用，现阶段，3G、4G甚至马上运用的5G网络的不断新建，会使得基站内部的覆盖面积更大，在覆盖基站的站点建设的过程中，主要应遵循靠近城市区域，选择对应的48V通用铁锂电池可以很好的解决以上问题。作为第五代移动通信网络系统，其传输速度比4G网络快数百倍，是未来高数据传输速率的首选，同时也可提供超高清智能终端显示等，同时对于分布式站电源解决方案提供了更宽广的途径。

（4）通信用高压直流电源系统供电方案分析

针对不同的基站供电需求，可结合实际专家的通信应用环节，依据高压直流电源的实际运行方案，根据当前系统的数据化，针对数据中心的供电方案，行业专家提出了通信用240V/336V高压直流电源系统。该系统对蓄电池的要求的特点是高电压（240V/336V）、短时间、大电流放电。例如在机架式铁锂电池的应用中，可以充分的结合HVDC系统实现对设别的并列安放，不能够单独的安放在对应的基站内部空间中，这样能够利用铁锂电池体积小，占地面积小的特点，达到对供电通信系统的节能效果。

此外，在应用场景上，应结合铁锂电池的技术特点，按照铁塔公司对于电池使用的各种环境进行分析，应用环境应主要涉及到以下五种：市电质量效果好、停电频繁的基站；市中心的基站房使用面积较为紧张且承重性能较差的基站环境中；室外一体化基站环境中；室内分布基站的墙挂电源系统；通信局房的分散式供电等。同时应减少室外环境中电线电缆的损耗，促进和提升铁锂电池的使用效率。

3结束语

综上所述，铁锂电池在通信领域中的应用主要借助了其自身具备的优势性能，例如使用体积小、耗能小且具备的能量高等，因此在实际工程案例应用的过程中，具备较好的使用性能且节能减排效果好。但是，从铁锂电池自身材料的应用上看，其单体容量受到限制，不能做的很大，不然会影响其使用的可靠性，此外，铁锂电池的低温环境下的性能相对较差。鉴于此，在应用的过程中，应综合考虑项目整体现状，合理选择节能减排的方向。

参考文献：

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[4]纪彬，徐继明，郑昕，等.磷酸铁锂电池在宽带大提速中的应用[J].信息通信技术，2012（2）：63-68.

作者简介：

姓名：武世宏（1978.05--）；性别：男，籍贯：山西省文水县人，学历：本科，毕业于华北工学院；现有职称：中级工程师；研究方向：通信。