磷酸鐵鋰電池在電力通信系統(tǒng)應(yīng)用探討

張合明+魏勇+顯+敬娜+雪嬌

摘 要：該文分析了磷酸鐵鋰電池的原理、特性，通過和目前電力系統(tǒng)通信普遍采用的鉛酸電池比較，對磷酸鐵鋰電池應(yīng)用于電力通信電源系統(tǒng)的可行性進(jìn)行了探討，提出該類型電池用于電力通信電源系統(tǒng)的應(yīng)用方法和前景。

關(guān)鍵詞：電力通信 電源 磷酸鐵鋰電池

中圖分類號：TM912 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2017）03（a）-0034-04

Lithium Iron Phosphate Battery Applied in Power Communication System to Discuss

Zhang Heming1 Wei Yong1 Meng Xian1 Zhang Jingna2 Dai Xuejiao2

（1.State Grid Hebei Electric Power Company & Telecommunication Branch；2.Hebei Electric Design & Research Institute， Shijiazhuang Hebei， 050031，china）

Abstract： This paper analyzes the principle and characteristic of lithium iron phosphate batteries. Compared with the Lead-acid batteries which are widely used in power system，the feasibility of lithium iron phosphate batteries applied to power communication system is discussed.The application methods and prospects of the lithium iron phosphate batteries used in power communication system are put forward in this paper.

Key Words： Power communication； Power； Lithium iron phosphate battery

電力通信電源系統(tǒng)作為電力通信專網(wǎng)的重要組成部分，其可靠性和續(xù)航能力直接影響著電力通信網(wǎng)的安全、可靠運行。多年來，鉛酸閥控蓄電池以其維護(hù)簡便，放電率高和壽命長等特點，廣泛應(yīng)用于通信電源系統(tǒng)。近年來，電池儲能技術(shù)得到快速發(fā)展，以鋰電池為代表的儲能電池技術(shù)異軍突起，已廣泛應(yīng)用于電動汽車、自行車等領(lǐng)域，取得了豐富的應(yīng)用經(jīng)驗。隨著聚合物磷酸鐵鋰電池技術(shù)的逐漸成熟，通信領(lǐng)域也開始應(yīng)用于通信電源系統(tǒng)的研究，蓄電池廠商也積極開展通信鐵鋰電池的開發(fā)和實驗，并已經(jīng)形成產(chǎn)品系列開始商用。

1 磷酸鐵鋰電池的基本原理和特性

磷酸鐵鋰電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)由極板、隔板、電解液、外殼、安全閥、端子等組成。磷酸鐵鋰材料為磷酸鹽類嵌鋰材料，晶體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，充放電過程中不易發(fā)生變形或破壞；鋰離子反復(fù)的嵌入和脫出只會引起負(fù)極材料的層間距變化，也不會引起材料晶體結(jié)構(gòu)的破壞。因此磷酸鐵鋰有很好的抗高溫和抗過充電性能，同時循環(huán)性能也很好；另外，以凝膠聚合物電解質(zhì)代替液體電解質(zhì)，電池?zé)o漏液，電池的尺寸形狀容易設(shè)計，安全性更高[1]。具體來說磷酸鐵離子電池有以下幾種特性：

（1）能量密度高。

（2）安全性強(qiáng)。

（3）高低溫性能優(yōu)越。

（4）高效率輸出。

（5）長循環(huán)壽命。

（6）環(huán)保及節(jié)能減排。

2 磷酸鐵鋰電池和鉛酸電池的比較

磷酸鐵鋰電池應(yīng)用于電力通信系統(tǒng)，主要應(yīng)用場景包括調(diào)度大樓或通信電源機(jī)房容積與建筑物承重不能滿足鉛酸電池的體積和重量，市電不穩(wěn)定且停送電頻繁，較高的環(huán)境溫度，等等。以下將結(jié)合各種應(yīng)用場景的功耗、后備時間進(jìn)行電池容量比較和分析。

（1）鐵鋰電池與鉛酸電池的性能對比。

目前，電力系統(tǒng)普遍采用鉛酸閥控蓄電池組，表1為磷酸鐵鋰電池和鉛酸電池性能比較。

按照表1、表2中磷酸鐵鋰電池的性能參數(shù)比較，磷酸鐵鋰電池在重量、體積、循環(huán)壽命、高、低溫性能、充放電率等，都明顯優(yōu)于鉛酸電池，在實際應(yīng)用中，電力通信電源宜選擇15～16只磷酸鐵鋰電池單體電池組成蓄電池組。

（2）典型通信站電池配置綜合比較。

以常見的電力通信站點配置的300 Ah鉛酸蓄電池為例，對配置兩種電池進(jìn)行比較。

①容量。

表3是某品牌的鉛酸蓄電池恒電流放電參數(shù)。對于300 Ah的鉛酸電池，其恒荷載電流53.4 A，滿足5 h的續(xù)航能力。

表4是某品牌的磷酸鐵離子電池恒電流放電參數(shù)，要滿足其荷載電流50 A，5 h的續(xù)航能力，只需配置200 Ah蓄電池組。

通過比較可得出，鐵鋰電池放電容量受不同放電率的影響效應(yīng)優(yōu)于鉛酸電池，故可選較小容量的電池滿足相同通信負(fù)載的續(xù)航需求。即選擇200 Ah鐵離子電池其效能于300 Ah鉛酸電池相近。

②面積和荷載。

表5給出了300 Ah、200 Ah鐵離子電池和300 Ah鉛酸電池的安裝方式、安裝尺寸和重量、壓強(qiáng)。

通過對比，一組48 V/200 Ah鐵鋰電池組與一組48 V/300 Ah 鉛酸電池組在同樣的安裝方式下，前者占地面積是后者的59%，前者重量是后者的28%。若考慮在機(jī)房承重條件相同的情況下，鐵鋰電池可采用雙層雙列安裝，而鉛酸電池需采用單層雙列安裝，則前者占地面積是后者的29%。同是一組48 V/300 Ah的鐵鋰電池組和鉛酸電池組，在同樣的安裝方式下，前者占地面積是后者的59%，前者重量是后者的34%。故采用鐵鋰電池可有效的緩解通信機(jī)房面積受限或荷載受限。對于機(jī)房面積緊張或由于樓層荷載不能擴(kuò)容的通信電源應(yīng)用場所，不失為一種較好的解決措施。