通信电源电池的管理现状与发展
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【摘要】在通信设备中，提供交直流电的主要电能源就是通信电源。通信电源系统有分布广、设备多的特点，单一的电源设备的优劣会影响到整个通信系统的可靠性。基于经济发展的要求，对于后备电源尤其是通信电源对电池技术提出了更高的标准，在一定程度上促进了电池技术的发展。多年以来，在通信领域，通信电源电池不仅包括传统使用的铅蓄电池，而且还有新兴的锂燃料电池、离子电池、液流电池等等，与此同时，在电池技术的发展过程中，还出现了许多不同技术之间的组合式系统，以满足不同地域对通信电池的使用要求。
中图分类号：TG434.1文献标识码： A 文章编号：
一、前言
随着社会发展的脚步越来越快，通信电源技术的发展促使通信电源实现无人值守、智能监控以及电池自动管理等功能，从根本上满足现代网络电源时代的要求。随着电源通信技术的发展，通信电源在系统的电磁兼容性、可靠性以及稳定性,包括提高电能利用率、消除网侧电流谐波、降低损耗等方面基本上适应了社会经济发展的要求,与此同时,随着通信电源电池技术的逐渐成熟，以及通信电源电池生产厂家在电池研究方面的大力投入，通信电源电池产品的可靠性不断上升。
二、通信电源电池管理现状
随着通信电源技术的发展，各大通信营运商都有一张强大有力的通信网，各种通信设备层出不穷，先后投入运营。一直发展到现在一个地市分公司上千个局站。与此同时，通信设施的网点也逐渐向人烟稀少、地处偏远的地区发展。在通信电源技术的发展过程中，各大通信运营商不断的壮大自身的通信技术设备的规模。在这个过程中，各种各样的新问题不断出现。最重要的体现是在通信设备的日常维护上，通信技术不断的发展，通信设备也在不断的增多，利用传统的方式对大量的通信设备进行日常维护已经不能适应时代的发展要求了。比如，对于通信电源设备电池的日常维护与监测，传统的维护监测方式是定期定时对通信电源设备电池进行放电监测,检测的方式主要离线在线式电池放电测试和假负载放电测试。一般来说，这个过程通常需要5个小时以上，而且，一些处于重要地理位置的局站要到深夜才能进行这种监测。这种传统的电池维护方式在实际执行中有很大难度,特别是在监测人员不足的情况下，电源设备的监测很容易流于形式,给整个通信电源网的有效运行埋下隐患。
三、通信电源电池的类型
1.铅蓄电池
在当前的通信电源应用过程中，铅蓄电池是应用最为广泛的储能电池，铅蓄电池的技术主要包括富液式技术与阀控密封技术两大类。对于富液式技术来说，它有使用寿命长和可靠性高的优点，在国际上发达国家中心机房以及大型基站的通信电源中仍然占据重要的地位。在通信电源电池的发展过程中，铅蓄电池技术在使用过程中不断提高，使用寿命被延长、电池能源容量大大增加，同时，铅蓄电池新型设计制造技术展现在人们的面前。比如薄极板纯铅电池的能源容量已经达到了190Ah以上，并且已经投入了使用。采用冷压纯铅板栅成型技术的铅蓄电池具有使用寿命更长、反应效率更高以及可靠性更好的优点。
2.锂离子电池
在通信电源高速发展的阶段，经过多年的技术研究和产品开发，锂电池中的锂离子电池的功能不断优化，结构不断更新，电池的使用寿命在一定程度上得到延长。与此同时，锂离子电池的比能量在应用的过程中不断提高，其应用领域也逐步从便携式产品市场扩展到后备式电源、电动车电源以及储能系统领域。在通信后备式电源电池领域，随着通信机柜的小型化和接入网的发展，越来越多的通信领域电源工作人员关注到具有更高能量密度的通信电源电池中的锂离子电池。在国外，已经有多个通信设备制造商推出了一系列通信后背式锂离子电池组，已经有大型运营商投入应用的成功案例。关于这一点，国内目前还处于研发阶段，没有正式投入使用。
国际上已有大型运营公司开发出了锂金属聚合物电池，部分已投入使用，实现了用电池商品化生产。锂金属聚合物电池的使用结果证明了电池的耐热性良好、能量密度高，但是在使用的过程中，锂金属聚合物电池也存在着明显的缺点，比如电池成本比较高，相当于阀控密封铅酸蓄电池的4倍。
虽然锂离子电池开发应用的高昂费用会在一定程度上影响锂离子电池的大规模的使用，但是由于锂金属聚合物电池的体积重量的比能量比铅蓄电池或金属氢化物镍蓄电池都要高，同时在生命周期内的整体维护测试成本也大大降低，锂金属聚合物电池的优点使更多的锂离子电信运营商和电池制造商开始进行对该产品的研究与开发。
3.燃料电池
从燃料电池的发展过程中来看，因为燃料电池具有可靠性好、能量转化效率高、噪音低、不排出污染物，可持续工作而不需要充电等优点。燃料电池正逐步从独立式发电站、航空航天领域向便携式数码产品电源、电动车电源、后备式电源等诸多领域发展。
国际上一家大型电源运营公司开发了以质子交换膜燃料电池为核心通信电源系统。美国、加拿大等多家电力公司在通信电源产品的开发中做了许多有利的尝试。除此之外，通信电源燃料电池的国际标准正在制定过程中，一大批日美韩大型企业要求统一安全基准和燃料成分。
4.液流电池
在液流电池的使用体系中，比较成熟的体系是多硫化钠/溴和全钒体系，尤其是后者已在日本、加拿大等国家投入营运。与传统的铅酸蓄电池相比，利用通信用钒液流电池技术设计制造的钒能量储存系统具有多种优势，首先，利用自动控制功能对通信电源设备实施自动整流、自动保护以及和系统界面控制；其次，其内部控制单元可以对其它的系统部件进行控制；再次，可以及时准确的读出能量的存储量；最后，钒能量储存系统寿命长，可以在任何时间添加能量的存储量等。
5.组合式系统
随着节能减排要求、环境保护的日趋严格，风能、太阳能以及燃料电池等技术的日益精进，在此基础上，可再生能源发电技术的应用不再是神话。根据通信电源设备自身的要求以及不同地区不同的环境气候特点，提出各种适宜的解决方案，具体包括风光互补或风光柴混合发电系统、独立光伏供电系统、燃料电池系统与光伏发电等。
（一）风光互补发电系统
该系统主要是以太阳能为主、风能为辅，风光互补供电方案比较适用于太阳能及风能资源丰富的地域，风能互补发电系统能够按照太阳能-风能-蓄电池的先后主动的选择所使用能源，保证能源在任何情况下都能够及时有效的供应。该方案主要通过太阳能、风能资源的互补性，最大限度的利用自然资源，扩大通信电源的网络覆盖面积。在设备的检测维护方面，可以利用太阳能控制器对地面实施全面地控保护。同时利用电压控制原理，有效及时的保护蓄电池及其负载等系统设备，进一步减少基站的维护量。
（二）光电（柴）互补电源系统
在阴雨连绵的天气，通信电源电池持续放电，当电压降至48V 时，光电（柴）互补电源系统的太阳能控制器将会自动发动油机，油机则通过开关电源向通信电源电池及负载供求用电。当电池的电流小于起初的设定值时，太阳能控制器将自动关闭油机。为地处偏远的地区供电，使用光伏和柴油机电源系统能够提高电源电池的可靠性，不仅能够解除了电源电池的束缚，而且还能提高覆盖率。而对于供电经常性不稳定的地区，还能够提高设备供电稳定性，降低掉站率，因此，这种系统可大规模应用于供电不稳定的地区。在节能方面，可实现节电30%-100%。通过太阳能互补的利用以及油机的使用，还可以减少太阳能极板的配置设备，有效降低系统投资以及运行监测维护的费用。