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1、磷酸铁锂电池和密封阀控式铅酸蓄电池的比较 一、产品性能比较和系统组成比较 磷酸铁锂电池和铅酸电池性能比较详见表。表 磷酸铁锂电池和铅酸电池性能比较 电池性能 说明 磷酸铁锂电池 铅酸电池 单体电压(V)2 重量比能量(wh/kg)110130 3050 体积比能量(wh/L)180220 80120 循环寿命 1C100%充放 1000 次 250350 次 高温性能 循环寿命变化 45为 25时减半 35为 25时减半 低温性能-20容量保持率 50%55%自放电 常温搁置 28 天 4%5%充放电效率 99%80%耐过充性能 一般 好 安全性 优 优 环保 无污染 污染 磷酸铁锂蓄电池与铅
2、酸蓄电池在-48V 直流电源系统的组成比较如表所示。表 1 磷酸铁锂电池组和铅酸电池组参数比较 组单体组单体组单体组单体浮充均充铅酸电池40572448243.21.854.02.25 56.4 2.35 1.131.18铁锂电池40571651.2 3.243.22.755.23.45 57.63.61.081.13铁锂电池405715483.243.22.8854.03.656.4 3.76 1.131.18电池设备工作范围只数标称电压(V)电压比值放电终止电压(V)浮充电压(V)均充电压(V)资料显示:充满电后的磷酸铁锂蓄电池静置 15 分钟后回落到,电池开口电压。单体工作电压为。在以下
3、可以充电性能稳定。单体电池放电时,以下电压下降很快。综合以上信息,建议 48V 直流系统的蓄电池组只数选择 16 只的配置方案。二、基站应用方案比较及投资比较 磷酸铁锂电池应用在基站中,主要考虑到不同放电率对该种电池放电容量的影响较小,以及耐受较宽的环境温度。以下将针对基站的功耗、后备时间进行电池容量选择的分析。基站可分为如下两种:(1)宏基站和室内分布信源站 GSM 宏基站的功率可按载频计算,分为乡镇(4/4/4)46A、市区(12/12/12)130A、特大密集市区(15/15/15)160A。TD 宏基站的功率分为单频段站(含 1 个 BBU 和 3 个 RRU)1200W 25A、双频
4、段站(1 个 BBU 和 6 个 RRU)2100W 44A,其中 1 个 BBU300W,1 个 RRU300W。室内分布信源站的功率分为单频段站(含 1 个 BBU 和 5 个 RRU)1000W 21A、双频段站(1 个 BBU 和 10 个 RRU)1400W 29A、三频段站(1 个 BBU 和 15 个 RRU)2100W 44A,其中 1 个 BBU600W,1 个 RRU80W。宏基站和室内分布信源站的蓄电池后备时间为:市区 3h,乡镇 5h,山区 7h。(2)室内分布的 RRU 室内分布的 RRU,可包括 1 个或多个 RRU,单个 RRU 耗电量 80W,需电池后备时间 4
5、 小时。根据计算,采用铅酸蓄电池的配置如下:无线设备配置 安装地点 电流(A)时间(h)容量(Ah)标称电压 建议铅酸 电池配置 12 个载频(46A)城镇 50 5 48V 500Ah*1 或 200Ah*2 12 个载频(46A)山区 50 7 48V 300Ah*2 36 个载频(130A)市区 134 3 48V 500Ah*2 36 个载频(130A)城镇 134 5 48V 600Ah*2 45 个载频(160A)市区 164 3 48V 500Ah*2 TD 宏基站或信源 市区 48 3 48V 150Ah*2 TD 宏基站或信源 城镇 48 5 48V 200Ah*2 RRU*
6、1 市区 5 48V 50Ah*1 RRU*3 市区 5 5 48V 50Ah*1 受磷酸铁锂蓄电池的产品类型所限,目前比较成熟的为 50Ah、100Ah、150Ah、200Ah。以 48V/50A 通信负荷运行 5h 为例,进行选型及投资比较。磷酸铁锂蓄电池恒电流放电数据如下表所示,该数据为质检中心检测结果。电池 恒电流放电 放电时间(h)及终止电压(雷天 300Ah 时间(h)11 电流(A)30 75 165 300 900 容量(Ah)330 323 321 316 296 放电率 1C 3C 佳贝思 200Ah 时间(h)电流(A)20 50 110 200 600 容量(Ah)25
7、3 247 240 231 200 放电率 1C 3C 铅酸蓄电池恒电流放电数据如下表所示。电池容量 双登电池 恒电流放电 放电时间、终止电压、放电电流 时间(h)1 2 3 5 10 终止电压 200Ah 电流(A)179 110 68 53 300Ah 电流(A)268 166 101 80 400Ah 电流(A)358 221 135 106 500Ah 电流(A)447 276 169 133 暂不考虑环境温度对铅酸蓄电池容量的影响,查表可知:通信负荷 放电时间 铅酸电池 铁锂电池 48V/50A 5h 2V/300Ah*24 双登 200Ah*16 佳贝思 各种蓄电池不同安装方式下的
8、占地面积和承重要求,详见下表:序 号 电池类型 容量*只数 安装方式 安装尺寸(m)(长*宽*高)重量(kg)压强(kg/m2)1 铁锂电池 200Ah*16 单层单列 880*360*250 130 409 2 双层单列 440*360*500 130 818 3 铁锂电池 300Ah*16 单层单列 880*360*306 154 485 4 双层单列 440*360*612 154 970 5 铅酸电池 2V/300Ah*24 单层双列 1488*362*365 576 1069 6 双层双列 744*362*730 576 2139 在基站使用铁锂电池有以下几方面优点:容量小:铁锂电池
9、放电容量受不同放电率的影响不如铅酸电池明显,故可选较小容量的电池满足相同通信负载的用电需求。高温性能好:现有基站空调设置为 28,如果提高到 35,需要对铅酸电池单独配置保温箱,否则,温度每上升 10 度,电池寿命降低一半。而磷酸铁锂电池可以耐受高温 55,寿命不受影响,可直接将基站温度设置值调高,实现节能减排。体积小、重量轻:200Ah 铁锂电池尺寸(长*宽*高)360*55*250,重量;300Ah 铁锂电池尺寸(长*宽*高)360*55*306,重量;2V/300Ah 铅酸电池尺寸(长*宽*高)124*181*365,重量 19kg。1 组 48V/200Ah 铁锂电池组与 1 组 48
10、V/300Ah 铅酸电池组在同样的安装方式下,前者占地面积是后者的 59%,前者重量是后者的 28%。若考虑在机房承重条件相同的情况下,铁锂电池可采用双层双列安装,而铅酸电池需采用单层双列安装,则前者占地面积是后者的 29%。同是 1 组 48V/300Ah 的铁锂电池组和铅酸电池组,在同样的安装方式下,前者占地面积是后者的 59%,前者重量是后者的 34%。循环寿命长:磷酸铁锂电池具有更多次数的循环寿命,特别适于用在反复停电的四类市电基站中。投资持平:1 组 48V/300Ah 铅酸电池价格约 8640 元(集采价:元/),1组 48V/200Ah 铁锂电池价格约 25600 元(市场价:8
11、 元/),1 组电池保温箱价格约 10000 万元,1 组铁锂电池(不需保温箱)价格是 1 组铅酸电池(含保温箱)的倍。当磷酸铁锂电池价格降至 6 元/时,1 组铁锂电池(不需保温箱)价格是万元,两者费用基本相等。另外,机房面积减少、重量减少可以降低机房建设成本,铁锂电池循环寿命更优可以延长电池更换周期,高温性能可以节约空调用电等。表 2 三年期投资比较表 比较项 铅酸电池(含保温箱)铅酸电池(不含保温箱)铁锂电池市场价格 铁锂电池预期价格 铁锂电池市场价格 铁锂电池预期价格 备注 单体容量(Ah)300 300 300 300 200 200 总只数(只)24 24 16 16 16 16
12、单体价格(元/单体 VAh)8 6 8 6 电池费用(万元)保温箱费用(万元)耗电量(kW)3P 柜机耗电量 年空调电费(万元)1 元/kwh 占用 机房 面积(m2)均双层双列安装 成本(万元)1000 元/m2 3 年总投资(万元)表 2 五年期投资比较表 比较项 铅酸电池(含保温箱)铅酸电池(不含保温箱)铁锂电池市场价格 铁锂电池预期价格 铁锂电池市场价格 铁锂电池预期价格 备注 单体容量(Ah)300 300 300 300 200 200 总只数(只)24 24 16 16 16 16 单体价格(元/单体 VAh)8 6 8 6 电池费用(万元)保温箱费用(万元)耗电量(kW)3P
13、柜机耗电量 年空调电费(万元)1 元/kwh 占用 机房 面积(m2)均双层双列安装 成本(万元)1000 元/m2 更换电池费用(万元)铅酸电池寿命 3 年 5 年总投资(万元)耐受环境温度高:铅酸电池用于室外站时,需要安装在保温柜内,在气候条件特别恶劣的地区,还需要埋入冻土层下,给安装和维护都带来极大不便。铁锂电池适用环境温度高,充电环境温度为 055,放电环境温度为-2060,适用于无机房、无空调、环境温度在零度以上的室外站。其他运行商经验:目前联通、电信在光纤到户工程中应用 50Ah60Ah 铁锂电池作为后备电源。三、局房应用方案比较及投资比较 磷酸铁锂电池应用在局房中,主要考虑到不同
14、放电率对该种电池放电容量的影响较小,特别是短时大电流放电特性优。以下将针对交换局UPS 容量、后备时间进行电池容量选择的分析。常用 UPS 容量为 20kVA、40kVA、60kVA、80kVA、120kVA、160kVA、200kVA、250kVA、300kVA。单机放电时间小时或 1 小时。受磷酸铁锂蓄电池的产品类型所限,目前比较成熟的为 50Ah、100Ah、150Ah、200Ah。以 200kVA UPS 运行为例,进行选型及投资比较。假定 200kVA UPS 的电池组额定电压为 396V,则电池负载电流 425A。磷酸铁锂蓄电池恒电流放电数据如下表所示,该数据为质检中心检测结果。电
15、池 恒电流放电 放电时间(h)及终止电压(雷天 300Ah 时间(h)11 电流(A)30 75 165 300 900 容量(Ah)330 323 321 316 296 放电率 1C 3C 佳贝思 200Ah 时间(h)电流(A)20 50 110 200 600 容量(Ah)253 247 240 231 200 放电率 1C 3C 铅酸蓄电池恒电流放电数据如下表所示。电池容量 双登电池 恒电流放电 放电时间、终止电压、放电电流 时间(h)1 2 3 5 10 终止电压 500Ah 电流(A)464 280 175 139 600Ah 电流(A)557 336 210 167 800Ah
16、 电流(A)742 448 280 222 1000Ah 电流(A)928 560 350 278 1500Ah 电流(A)1430 883 541 426 2000Ah 电流(A)1788 1104 676 532 3000Ah 电流(A)2682 1656 1014 798 暂不考虑环境温度对铅酸蓄电池容量的影响,查表可知:通信负荷 放电时间 铅酸电池 铁锂电池 200kVA 500Ah*198只 双登 200Ah*124只 佳贝思 2 种蓄电池不同安装方式下的占地面积和承重要求,详见下表:序 号 电池类型 容量*只数 安装方式 安装尺寸(m)(长*宽*高)重量(kg)压强(kg/m2)1
17、 铁锂电池 200Ah*124 双层双列 1705*720*500 1004 818 2 四层双列 880*720*1000 1004 1585 3 铅酸电池 2V/500Ah*198 双层四列 3100*736*730 6138 2690 4 四层四列 1612*736*1460 6138 5173 在局房使用铁锂电池有以下几方面优点:容量小:铁锂电池放电容量受不同放电率的影响不如铅酸电池明显,短时大电流放电特性优良;体积小、重量轻:200Ah 铁锂电池尺寸(长*宽*高)360*55*250,重量;2V/500Ah 铅酸电池尺寸(长*宽*高)194*184*365,重量 31kg。1 组39
18、6V/200Ah 铁锂电池组与 1 组 396V/500Ah 铅酸电池组在同样的安装方式下,前者占地面积是后者的 54%,前者重量是后者的 16%。若考虑在机房承重条件相同的情况下,铁锂电池可采用四层双列安装,而铅酸电池需采用双层四列安装,则前者占地面积是后者的 28%。采用铁锂电池,更容易实现分散供电方式。维护水平高:磷酸铁锂电池组具有针对电池单体的蓄电池管理系统,对每只电池单体进行检测和充电管理,实时检测电池单体的电压,控制电池单体的充电电流,能够更有效地防止落后电池的出现。综合投资持平:1 组 396V/500Ah 铅酸电池价格约万元(元/),1 组396V/200Ah 铁锂电池价格约万
19、元(8 元/),后者价格约为前者的倍。当磷酸铁锂电池价格降至 6 元/时,),1 组 396V/200Ah 铁锂电池价格万元,约为前者的倍。考虑到机房面积减少、重量减轻可以极大地降低电池室面积,增加通信设备的装机率。故整体考虑投资和收益,铁锂电池占有更多优势。表 3 投资比较表 比较项 铅酸电池 铁锂电池 1 铁锂电池 2 备注 单体价格(元/单体 Ah)8 6 电池费用(万元)占用 机房 面积(m2)铁锂电池四层双列,铅酸电池双层四列 成本(万元)5000 元/m2 总投资(万元)注:若单独设置铁锂电池室,鉴于铁锂电池的高温特性可不设置空调,若考虑减少空调配置因素,投资可更节省。四、回收 磷酸铁锂电池较铅酸电池相比,无污染、无毒,绿色环保,寿命长。磷酸铁锂电池原材料来源广泛,价格便宜,其回收利用存在经济性问题。但是,电池回收是蓄电池生产企业的责任,可以最大限度地进行无害化处理以及循环再利用,避免污染地下水或造成资源浪费。在今后的铁锂电池使用中,需要同时注意铁锂电池生产企业的废旧电池回收工作。
限制150内