关于存量电池利旧和新旧电池混用模式的研究

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【摘 要】目前三大运营商使用的基站电池数量庞大，为了更好地实现节能减排，需对存量电池利旧、不同电池混用问题的解决方案进行探索，针对电池合路器技术方案进行了研究，即采用不同的两组电池通过电池合路器接入电源系统，电源系统通过控制单元对不同电池进行独立充电和独立放电，实现两组电池间无缝切换。通过对不同的方案进行现网验证发现，DTS方案达到了预期的应用效果。

【关键词】电池合路技术 新旧电池混用 多模电池组合混用 电池扩容 节能减排

[Abstract] Currently a large number of base station batteries are being used by the three operators， in order to better achieve energy-saving and emission-reduction， it is necessary to explore solutions for the reuse of old battery and mixed use of different batteries. The paper studied technical solutions for battery circuit breaker， accessing the power systems through circuit breakers of two different sets of batteries， the power system control unit would charge and discharge each battery independently， seamless handover between two cells. Current network verification of various programs found the DTS program reaching the expected effect.

battery circuit breaker technique mixed use of old and new batteries multimode battery mix solution

[Key words]battery capacity expansion energy-saving and emission-reduction

1 引言

中国电信、中国移动、中国联通三大电信运营商的现网正在使用的基站电池约有264万组，如图1所示。铁塔公司继承中国电信、中国移动、中国联通的电池和电源系统后，同时给他们的主设备提供电力保障，这对站点电源、电池的统一管理和维护提出了更高的要求。作为投资成本较高的电池，由于电池本身不支持新旧电池、不同厂家电池同时使用，则对现网电池弃之不用将会造成较大的浪费，增加了铁塔公司初期的投资成本，因而现网电池如何再利用成为一大重要问题待解决。

新旧电池直接并联混用存在风险，主要是由于新旧电池平台电压不一致，容易形成电池间的环流，导致新电池性能衰减较快。另外，不同电池并联一定会形成电池电流偏流，这样将造成供电系统在运行时实际只有一组电池在工作，从而影响蓄电池使用寿命。由于上述问题的存在，行业内不允许不同电池同时使用，业界对旧电池的处理方法如下：

（1）旧电池直接报废，由电池厂家回收，这造成了投资成本的极大浪费。

（2）通过人工配组，将电池按不同厂家、不同容量进行配对，对部分旧电池进行重复使用。但此种处理方法增加了人力投入和运输费用，导致旧电池残值利用的成本增加。

2 电池合路器设备技术解决方案

针对老旧电池难以扩容和优化使用的情况，河南铁塔公司对如何做好新旧电池混用的问题进行了探索，在尝试了多种手段后，发现通过DTS（DC Transfer Switch，电池合路器技术）能较好地解决新旧电池、不同厂家电池不能混用的难题。

电池合路器技术方案由河南铁塔与华为公司共同试点测试，不同的两组电池通过电池合路器接入电源系统，电源系统通过控制单元对不同电池进行独立充电和独立放电，实现两组电池无缝切换。

在传统的模式中，当新旧并联电池组充放电时，由于其内阻值的不同，会出现充放电电流偏流。实验表明，此偏差在最高时可能达到10倍以上，这会增加电池组产生热失控的风险；严重的热失控会导致电池膨胀，电池寿命终止。

DTS可以实现把两种不同类型的电池并联组合在一起为站点提供备电，同时根据不同电池的电池特性，对各电池进行独立的充放电、在线测试以及温度补偿等管理。在不影响电池寿命的情况下，DTS可实现新旧电池、不同容量电池、铅酸与锂电池的并联使用，并分别调度、统一管理，其技术原理如图2所示：

DTS的工作逻辑如下：

（1）双路电池接入，客户定义主、备电池。

（2）充电过程：优先给在线的电池充电，当都不在线时，优先给主电池充电。

（3）放电过程可设置为同放或异放，设置为异放时，优先主电池放电；设置为同放时，两组电池同时放电。

（4）切换逻辑：根据电池下电电压点进行切换，当当前电池组电压达到下电电压点时，自动切换到另外一组电池工作；下电电压点默认值为43.2 V，设置范围为35～58 V。

（5）两组电池之间切换时间“0”延时。

该技术可以根据每组电池的特性，实现不同的均浮充管理逻辑，做到真正的“分别调度、统一管理”，保证了不同电池的使用寿命。

DTS技术特点如下：

（1）放电管理：第一组电池放电到下电电压时，自动切换到第二组电池，两组电池之间实现无缝切换，电池之间切换不影响负载供电。