在由佛山市禅城区人民政府指导、上海有色网(SMM)与上海期货交易所共同主办的2022SMM有色金属产业年会暨2022SMM黑色产业年会暨大宗商品贸易高峰会-铅产业高峰论坛上,中国电器工业协会铅酸蓄电池分会原秘书长伊晓波介绍了通信基站备储一体化应用情况,他分别从我国通信基站的现状、电能消耗大是影响5G基站发展的主要因素、通信基站备储一体化电源系统、通信基站备储一体化应用实例以及通信基站备储一体化应用市场前景等五方面做出阐述。
一、我国通信基站现状
1、通信基站的数量
截至2022年9月末,我国移动通信基站总数达达1072万个,比上年末净增75.4万个。其中,5G基站总数达222万个,比上年末净增79.5万个,占移动基站总数的20.7%,预计到2030年我国5G基站将达到800万个。
2、5G基站的优势
(1)高速率:5G速率最高可以达到4G的100倍,实现10Gb/s的峰值速率。
(2)低时延:5G的空口时延可以低到1毫秒,仅相当于4G的十分之一。
(3)大连接:5G每平方公里可以有100万的连接数,与4G相比用户容量可以大大增加。
3、5G基站的劣势
(1) 信号的穿透率较差(高频信号):建筑密集区需多数量,导致了5G的基站建设需要较长的时间。
(2) 建设成本增加:设备需更换(4G在3G设备基础上);数据处理量增大,网络所需电力相比4G有较大幅度的增加。
(3) 耗电量大:5G耗电量是4G的3倍多,5G密度比4G高2-3倍,在城市区域5G网络的耗电量是4G网络的9-12倍。到2026年,5G基站的耗电量将会上升至全社会用电量的2.1%。三大运营商一年就需要支付165-215亿元的电费。
二、电能消耗大是影响5G基站发展的主要因素
1、中国低碳发展形势
2020年9月习近平主席在第75届联合国大会上作出庄严承诺,中国的二氧化碳排放于2030年前达到峰值,争取2060年前实现碳中和。12月习近平主席又在联合国气候雄心峰会上提出:“到2030年,中国单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上,非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右,森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米,风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上”。
2、中国移动碳达峰碳中和行动计划
2021年7月15日中国移动联合产业链发布“中国移动碳达峰碳中和行动计划”,即:“C2三能计划,六绿发展模式”,(C×C:信息技术对社会节能减排的杠杆作用;三能:节能、洁能、赋能);六绿:打造绿色网络,推进绿色用能,建设绿色供应链,倡导绿色办公,深化绿色赋能,创建绿色文化)。到“十四五”期末,碳排放总量较“十三五”期末下降超过20%,控制到5600万吨以内。
三、通信基站备储一体化电源系统
1、直流电源系统备电模式
市电供电时蓄电池处于浮充状态2.23V~2.28V/单体(25℃),浮充电流一般为50mA/Ah。特点:长期耗电、释放热量。
市电断电时蓄电池供电,时间一般为1~2h,特殊情况下为4~8h。
市电恢复供电时,整流设备对蓄电池进行均衡充电:2.30V~2.35V/单体(25℃)。当充电电流小于50mA/Ah或C充=1.2C放时,均充自动转入浮充。
2、直流电源系统备储一体模式
作用:削峰填谷,降低空调能耗,降低蓄电池充电能耗,延长蓄电池使用寿命。
蓄电池组的要求:安全性高
经济性好:容量大、循环寿命长、转换效率高、成组一致性、快充快放能力强、环境适应性好、运维成本低。
四、通信基站备储一体化应用实例
目前已经有通信基站备储一体化应用于移动孙河九龙湾传输站。
应用方案:
根据峰谷电价时段,对储能电池组充放电进行精细化管理,同时,实时监测交流线路及配电压、电流、温度、开关电源柜充电电压、所有蓄电池电压、电流、内阻、温度、环境温度等指标,实时监测并智能控制空调系统,以期达到所需效果。
根据分时段电价明细(见下表),尖峰价时段有2个、共8小时,谷电时段1个、8小时,因此储能(削峰填谷)试点采用一次充电(谷时)、两次放电(峰时)模式,放电时长需要完全覆盖峰电价时段。
备电需求:要求总体电池组备电能力不低于3h
运行数据:
节能分析:
通过最终的数据分析来看,备储一体化系统最终的节费率达到了37.99%,日节能电费152.55元,节能降碳效果明显。
增值效益:
在削峰填谷的同时,给基站实际降低了能耗、减少碳排放、降低了电费,同时还接管了现有备电电池,为移动显著降低了蓄电池的投资和维护费用及发电费用,预估可节省电池购置费用近3万元/站。
管控跑、冒、滴、漏。节省电表抄表人力成本;
空调故障预警并及时修复,空调类故障单量下降,延迟使用寿命;
每个网点每年运维降本:由于对空调进行了有效控制,还降低了空调的维护材料成本,相关人力、材料、维护成本的节约和降低等。
4、系统实现的功能
系统可以实现的功能具体有,监测功能、空调智控、储能功能、备电功能以及安全性评估等几方面,具体详解如下所示:
5、储备一体化铅酸蓄电池技术参数
(1) C10>100%
(2) 70%DOD放电次数>2000次
(3) 充放电循环电流0.1C~0.5C(A)
(4) 充放电能量效率>90%
(5) 环境适应温度-15~40℃
(6) 端子无爬酸、漏液现象
(7) 壳体无鼓胀、破裂现象。
五、通信基站备储一体化应用市场前景
截止2021年底,全国移动通信基站总数达996万座(其中4G基站590万座,5G基站142.5万座)。其中配备直流电源系统的宏基站有近500多万座。
目前,铅酸蓄电池在宏基站机房的占比约为60%左右,平均按48V60A直流电源系统用二组(48只)2V300Ah(500元)蓄电池配置,蓄电池平均使用寿命5年计算。
年需求铅酸蓄电池约为2880万只;年产值约为144亿。
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