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摘要：对于梯次电池利用筛选难度大、无先验理论，退运电池一致性较差等多种问题，利用梯次动力电池储能特点以及其主要功能和可获得的收益来进行总结与分析，提出在电池储能中利用梯次电池和旧电池技术性能比较与经济性问题，同时在现有应用案例基础上进行总结，分析梯次利用动力电池在通信行业的应用前景。
关键词：梯次电池；动力电池；通信行业；应用前景
在通信基站的建设中通常是将阀控铅酸蓄电池作为其基础的电源设备，在由于铅属于重金属，铅污染会在电池生产、电池加工、回收、提炼等整个流程中都产生重大影响，近年来随着能源问题与环境问题的凸显，在通信行业发展中业界人士和社会各界也逐渐重视到电池残值回收问题，同样随着4G网络的普及和50M光纤到户业务发展，通信基站分布更加广泛，而传统的阀控铅酸蓄电池对环境的要求较高，承载重要求高，占地面积大，对通信基站的发展产生限制[1]。而受到电池使用年限和循环放电次数的限制，运营商需要投入大量资源来进行改造和升级。而新型磷酸铁锂电池具有诸多优点，并作为新型后备式蓄电池组，在通信基站建设中得到广泛应用，也得到了运营商的认可。本文就对梯次利用磷酸铁锂电池在通信基站建设中的应用前景进行分析。
一．应用概述
新型磷酸铁锂电池能量密度高、安全性良好，循环性能优良，具有质量轻、体积小，无污染等多种优势，并且随着我国技术水平的不断提高，在通信行业中对于新技术、新工艺和新材料的应用不断成熟，新型磷酸铁锂电池作为后备式蓄电池在通信基站建设中得到广泛应用，在新能源基站、室外微站和WLAN建设中都得到了应用，而铅酸电池与磷酸铁锂电池相比较而言，其性能相差较大，如铅酸电池的单位电压为2.0V，而磷酸铁锂电池的单位电压则为3.2V；铅酸电池的高温性能一般，磷酸铁锂电池的高温性能优异，从环保角度来看，铅酸电池具有污染，磷酸铁锂电池是一种无污染电池[2]。总体而言，与传统铅酸蓄电池比较来看，磷酸铁锂电池的平均成本低，循环寿命长、质量轻、高温性能突出，体积小、可大电流充放电、使用安全、绿色环保、无记忆特效、自放电率小等诸多优势，并在空间面积恶劣，承重小、环境温度较高的通信基站环境中更加适用。
二．应用中的问题与相应的改进方法
（一）后备电源系统工作原理及其问题分析
通信基站中蓄电池组主要是采用长期浮充制，与动力行业充放电制不同，当市电220V输入经蒸馏模块处理后，电流输出-48V，以便于通信设备使用，而-48V母线会对磷酸铁锂电池组进行充放电管理。在正常电网情况下，整流电源模块会为系统运行需求提供所需功率，并为电池组进行充电；当电网断电的情况下则主要是由磷酸铁锂电池组来提供所需电能，确保各项通信设备的正常运行，并实现不间断供电的功能[3]。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆在这一工作模式下，由于磷酸铁锂电池在长期处于浮充状态下，且浮充电流在100mA左右，使磷酸铁锂电池的使用寿命大大缩短，同时在配备有BMS的磷酸铁锂电池组在充放电的工作状态下，会使充电保护回路断开，不能对电池进行充电，在放电保护时，回路断开则不能给负载供电，在充放电保护时容易发生冲突，难以正常供电。在基站市电长期断电的情况下，磷酸铁锂电池会处于深度放电状态，当市电恢复后，开关电源恢复正常工作状态，而磷酸铁锂电池仍然处于保护状态，难以进行充电。
（二）浮充模式下电池组充电改进方法
为避免磷酸铁锂电池长期处于小电流浮充工作状态，在磷酸铁锂电池充电时应在恒流恒压状态下进行间歇式充电，通过电池管理系统可以将充电过称分为两个步骤，一个是恒流恒压充电阶段，在这一阶段中电池组充电电路则主要是根据单体电池电压来进行充电控制，而被控电池单体和电池组之间的充电电压则需要和充电限制电压要求相符合，直到所有电池充满[4]。另一个则是间歇式充电阶段，当电池组在恒流恒压充电结束后则由BMS控制使电池组进入开路静置状态，直到容量减少，电池组充电限制电压初始容量在达到电池组荷电状态下，则由BMS控制电池组使其重新进入充电状态，遵循恒流恒压的充电方式进行补充电。当电池处于开路静置状态时，如果交流电停电，则BMS可以对电池组无延迟进入放电状态加以控制，当电池组在正常放电完成后则会重新进入到恒流恒压的充电阶段[5]。此外，在电源管理系统检测功能和通信需要实现对剩余容量进行采集、以及失效警告、环境状态及电池状态等信息采集时需要按照间歇式充电方式来对后备电源进行浮充测试，使用间歇式充电方式在经过5个月的浮充测试后，如电池容量的保存率仍保持在100%，则说明小电流长期浮充缩短电池组使用寿命的问题得到解决。
（三）BMS充电保护问题改进
当磷酸铁锂电池处于深度放电，并且在市电恢复开关电源正常工作的状态下，磷酸铁锂电池仍然处于保护状态，无法充电，可以通过整流器的工作原理来对充电保护原因进行探索与分析，当市电恢复后蒸馏模块输出电压上升，监控模块在一定时间内开始工作，并对电池电流是否达到设定限流植进行监测，如达到限流植则会给整流模块下达限流命令，使电池进入到限流状态。从整流模块到电源系统进入到限流工作状态需要10s钟左右，甚至到更长时间，而在这之前电源系统输出电压比磷酸铁锂电池电压较大，则会有更大电流来进行电池充电，如磷酸铁锂电池自身不做限流动作，则会以毫秒级时间对电流进行保护，并对充电回路进行切断。由于BMS保护时间短，动作快，在系统进入限流工作状态时间会滞后于BMS保护动作时间，因此出现磷酸铁锂电池在深度放电后则会出现无法充电的问题[6]。由此可知，磷酸铁锂电池组BMS自身如具有限流功能的情况下则可以很好的解决电池在保护状态下无法充电的问题。通过对有无限流功能电源模块实验比较发现，具有限流功能电池充电电流更加平缓，避免BMS发生误保护，从而实现在磷酸铁锂电池深度放电后，市电恢复时可以正常充电。
结语：
梯次电池储能只是电池储能的一种方式，可以有效解决在时间与空间上能量分布的不均衡性，通过对电池进行梯次利用可以有效延长电池生命周期，并为电池储能提供了大量电池来源。本文主要是针对在通信行业的通信基站建设中磷酸铁锂电池的梯次利用和应用前景进行了分析与研究。随着环境污染问题和能源问题的加剧，采用磷酸铁锂电池对其进行梯次利用，在确保安全性和技术的前提下，对电池进行梯次利用拥有十分广阔的应用前景，为未来的应用提供借鉴与思路。目前我国电池储能的梯次利用仍处于产业发展初级阶段，在通信基站建设中由于其环境恶劣，为了实现绿色节能和基站的绿色建设，基于磷酸铁锂电池无污染、高低温性能好、安全性能高、循环使用寿命长等多种优势，使通信备用电源可靠性与安全性得到明显提高，并值得大力推广和应用。
参考文献：
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[2]无.通信行业全力开展防汛抗洪减灾应急通信保障[J].通信世界,2017,(18):5-5.
[3]无.通信行业：5G技术研发加快 运营商争相布局[J].名人传记：下半月,2017,(6):13-13.
[4]朱延鑫.关于我国通信行业可持续发展的思考[J].中国新通信,2017,19(12):20-20.
[5]崔磊.分析通信行业共建共享的问题及对策建议[J].中国新通信,2017,19(12):40-40.
[6]无.唐雄燕：运营商要做好三个维度的转型工作[J].通信世界,2017,(16):6-6.
论文作者:张庆辉1,张国辉2
论文发表刊物:《防护工程》2017年第28期
论文发表时间:2018/2/2
标签：磷酸论文; 锂电池论文; 电池论文; 梯次论文; 电池组论文; 基站论文; 通信论文; 《防护工程》2017年第28期论文;