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摘要：磷酸铁锂电池是国家发展规划重点推广的储能新技术之一，目前在通信网络建设中开始使用。但又受到其高昂价格的影响，比目前使用的普通铅酸电池贵3倍左右，其在通信基站的配套建设中刚刚起步。为有序推进磷酸铁锂电池应用，规范其建设与配置，充分利用其技术优势，保障网络设备安全运行，本文对比分析磷酸蓄电池跟普通铅酸电池的性能特点，提出建设原则，并根据不同场景对磷酸蓄电池组提出相应配置方案进行研究探讨。
关键词：磷酸铁锂；铁锂电池；电池方案；电源系统
引言
针对磷酸铁锂电池广泛应用，主要论述磷酸铁锂蓄电池和建设原则，给出磷酸铁锂电池在通信行业的应用。这些应用方案利于通信的建设，也给整个通信行业提供一定的参考依据。
1、磷酸铁锂蓄电池简介
焊接时局部不均匀的热输入是产生焊接应力与变形的决定因素。而热输入是通过材料因素、制造因素和结构因素所构成的内拘束度和外拘束度而影响热源周围的金属运动，最终形成焊接应力的变形。材料因素是指材料的各项性能指标，一般情况下不能人为的改变，制造因素是指人的活动行为造成的，可以改变，结构因素是设计问题造成的。产生焊接变形最基本和最本质的因素是焊接过程中的热变形和焊接构件的刚性条件，在焊接过程中的热变形受到了构件刚性条件的约束，出现了压塑性变形。与热变形有关的因素有焊接工艺方法﹑焊接参数﹑焊缝数量和断面大小﹑施焊方法﹑材料的热物理性能等，与构件刚性有关的因素有尺寸和形状﹑胎夹具的应用﹑装配焊接程序等。由于实际生产过程中焊接是一个非常复杂的过程，影响焊接变形的不可知因素还有很多想完全照出是不可能的，只有根据主要因素采取相应调节措施，以达到预防和控制焊接变形的目的。
2、建设原则
磷酸铁锂电池应按照“确保网络安全，选择成熟系列，保证配套条件，挖掘使用潜力”的原则推广应用。a）确保网络安全：重点在铅酸电池不易安装、环境温度偏高、无法扩容的站点推广使用，保证供电安全。b）选择成熟系列：优选市场上应用较多、工艺成熟的小容量单体、集成式模块化铁锂电池产品，慎重选择大容量单体。c）保证配套条件：保证环境温度不低于-10℃，不高于45℃，相应电源设备配置及参数设置满足铁锂电池要求。d）挖掘使用潜力：装有空调设备的场所，应适当调高温度上限，充分节能减排；应适当调高充电限流值，实现快速充电。
3、磷酸铁锂电池在通信行业的应用
3.1、空间有限、承重不足的宏基站
该类型站由于受安装面积、楼板承重不足等原因，普通铅酸蓄电池体积和重量都大，满足不了安装需求，这种情况可优先考虑体积和重量都小一半的铁锂电池。铁锂电池通常配合组合式开关电源使用，按中国铁塔集团后备时间的要求（3h），根据具体负载配置，电池组容量可配置100-600Ah。
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3.2、室外一体化基站
由于移动公司目前新建站租赁机房越来越困难，大量基站开始逐步采用室外一体化基站，放置在楼顶或空地，解决了租赁机房的难题。磷酸铁锂电池的高温充放电特性好，一般无需空调保证，具备通风条件即可，且其寿命不会因为温度高而产生折损，非常适用于室外一体化基站。
3.3、扩容空间受到限制的存量站
该场景由于空间受到限制，不能用大容量电池替换原有电池，而又不能让原有还有一定使用寿命的电池浪费，则应采用磷酸铁锂电池并入原有电池的方案。由于铁锂电池和铅酸电池充放电电压、曲线均有较大区别，故2种产品无法直接混合使用。但磷酸铁锂电池新增混用管理器后，可使铅酸及铁锂电池混合使用，并可智能地部署充放电管理，充电模式：分时/间歇，放电模式：同步/定向。所以针对扩容空间受到限制的存量站，可新旧不同类型电池共用，解决基站剩余空间不足的问题。
3.4、通信局房的分散式供电
近年来，为有效减少供电系统的电力电缆损耗，响应国家节能减排的号召，通信机房的供电模式已逐步由集中式供电向分散式供电转变。一般来说，供电系统，特别是直流供电系统越靠近通信负载，供电系统至通信负载的电压降就越小，所需的电力电缆就越少。目前运营商提倡分散式供电，目的就是尽可能将供电系统的安装位置向通信负载靠拢，甚至尝试在通信机房设备机架列端直接安装供电系统。这就需要供电系统体积尽可能小、容量尽可能大。这就对作为供电系统必不可少的组成部分蓄电池提出了较高要求。此时，传统的铅酸蓄电池已无法满足机架列端的安装要求，磷酸铁锂电池以其体积小、容量大、重量轻的优势脱颖而出，成为分散式供电系统保证设备不间断运行的重要选择。
3.5、便携式移动电源
便携式移动电源是将一组50Ah磷酸铁锂电池组内置于拉杆箱内。拉杆箱具备电池快速输出接口和并联快速输出接口以及输出开关，运用于没有配备油机或者办公楼、小区不能使用油机发电的基站。它具有以下优点。a）拉杆箱可直接拉着走，具有爬楼设计。b）无噪声公害。c）可并机加大备电容量。d）降低代维大量存油造成的安全隐患。e）大量缩减发电成本。
3.6、中国移动对磷酸铁锂电池的初步应用
铅酸蓄电池存在循环寿命短及对环境温度敏感等诸多问题，磷酸铁锂蓄电池以其循环寿命高，充电速度快、高温性能优等，特别适合在较恶劣环境及新能源领域里应用。
铁锂电池高温性能、循环寿命与体积重量远优于铅酸电池，相对于通信电源，户外电源、车载、移动电源应用铁锂电池好处更多，推广前景更好。低温下（＜5℃）铁锂电池存在较大应用风险。因此对严寒地区要求电源监控或BMS控制加热器，避免温度过低。户外电源电池容量往往较小，要求BMS工作时功耗小，系统安装前及电池下电后要求BMS有休眠功能或其它低功耗措施，否则电池与BMS的自放电可能使电池过放而不能恢复。目前在供电可靠性要求特别高的场合，如通信用高压直流电源系统，一级、二级干线枢纽中心等，磷酸铁锂电池宜慎用。
4、铁锂电池容量配置计算
铁锂电池容量计算如下： ，式中：Q——蓄电池容量（Ah）K——安全系数，取1.25（优于三类市电的场景可取1）P——通信设备工作实际功率（W）T——放电小时数（h）η——放电容量系数。
5、应用中存在的问题
（1）磷酸铁锂电池必须配置BMS，因为电芯一致性较差；（2）BMS对大容量电池的管理功能有限；（3）高温浮充循环寿命差（3～5次高温浮充循环后容量降低20％～35％）（4）兼容性问题（UPS、SMR、主设备）；（5）安全性问题（生产与使用，保护机制）；（6）失效原因和失效模式缺乏相应的理论和实际分析；（7）使用寿命目前未得到验证，没有做长时间的成组验证测试。
结束语
总之，以上是制定的适用于各种场景的铁锂电池应用方案，目前已开始在四川铁塔应用。当然还有不少需要后期补充的场景和详细配置。总之，应根据环境条件和配置规模，对铅酸和铁锂电池2种方案进行比较后选择最优方案，利于铁塔公司建设，也利于租用站点的运营商使用，最终利于整个通信基站建设。
参考文献：
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[2] 胡坚.磷酸铁锂电池在通信行业应用的深入研究[D].吉林大学，2014.
[3] 衣斌，李新鹏，马强，高磊.磷酸铁锂电池在通信行业的应用研究[J].通信电源技术，2012，29(04):26-30.
论文作者:黎志伟,吴冬
论文发表刊物:《防护工程》2017年第26期
论文发表时间:2018/1/22
标签：锂电池论文; 磷酸论文; 供电系统论文; 电池论文; 基站论文; 蓄电池论文; 容量论文; 《防护工程》2017年第26期论文;