2022年5月電技術(shù)演進白皮書版權(quán)聲明電技術(shù)演進白皮書.....................................................................................................(二)通信系統(tǒng)備電現(xiàn)狀.................................................................................................................................................................................................G............................................................................(三)現(xiàn)有電池存在問題.............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................(一)技術(shù)演進方向.........................................................................................................(二)技術(shù)架構(gòu)組成.........................................................................................................G....................(一)備電架構(gòu)技術(shù)演進方向.........................................................................................(二)各等級機房備電方案..........................................................................................................................................................................................及備電策略..................................................................................................前言 1 3(一)電池系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀 31.通信用鉛酸電池現(xiàn)狀 3 7993.多級備電方案 34四、智慧鋰電推進規(guī)劃 36(一)實施規(guī)劃 36(二)產(chǎn)業(yè)鏈推進建議 37五、總結(jié)和展望 39電技術(shù)演進白皮書-1-前言發(fā)展的兩大主要驅(qū)動力，為第五代移動通信(5G)提供了廣闊的應(yīng)G加多樣化的場景，融合多種無線接入方式，并充分利用G系統(tǒng)提出了更高的保障等級要求。電技術(shù)演進白皮書-2-劃。編寫組成員(排名不分先后)：昌-3- (一)電池系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀合適的選擇。應(yīng)用提出了多樣化的需求，如短時大電流放電、集成化等要求。5G電技術(shù)演進白皮書-4-環(huán)境惡劣，溫度變化范圍寬，環(huán)境惡劣，溫度變化范圍寬，有時可能達到45℃以上高溫。作為后備用的閥控式密封鉛酸蓄電池一般采用鉛鈣合金作為板柵材料，這種合金通常加入0.06%~0.1%的Ca，這將保證電池具有較高的析氣過電位，耐腐蝕性良好，從而分為鋰金屬電池(極少的生產(chǎn)和使用)和鋰離子電池(現(xiàn)今大量使用)。因電器、純電動汽車、儲能電站中。2.通信用鋰電池應(yīng)用現(xiàn)狀5G時代下，小型基站日益成為一種主流。這是因為5G的流量電技術(shù)演進白皮書-5-多種通訊設(shè)備提供后備電源。電技術(shù)演進白皮書-6-圖0-1通信用鋰電池發(fā)展歷史表2-1通信用鋰電池技術(shù)指標(biāo)發(fā)展表征2009~20112011~20132013~2020點20Ah~2000Ah15串25℃800次1000次電技術(shù)演進白皮書-7-MSMS增加告警、開關(guān)機、充電限流功能增加通訊協(xié)議、反接保UG、特殊場景表表2-2鋰電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布情況表位2009.4YDB032—2009通信用后備式鋰離2011.12YD/T2344.1—2011通信用磷酸鐵2012.12QB-H-005-2012通信基站用磷酸鐵2015.10YD/T2344.2—2015通信用磷酸鐵2016.9Q/ZTT2217.3-2016蓄電池技術(shù)要求第3部分：磷酸鐵鋰電池組(集成式)2017.7鋰電池組3.梯次鋰電的現(xiàn)狀梯次電池是指電動汽車等領(lǐng)域的動力電池不能滿足現(xiàn)有電動車電技術(shù)演進白皮書-8-染，實現(xiàn)動力電池再生利用的目的。點：1)循環(huán)壽命點：1)循環(huán)壽命而全新的傳統(tǒng)鉛酸電池一般為3-6年使用壽命和200次的實際循環(huán)2)溫度性能磷酸鐵鋰電池工作溫度范圍寬，一般在-10℃~55℃之間都能正依賴。3)能量密度電技術(shù)演進白皮書-9-4)4)綠色環(huán)保磷酸鐵鋰電池不含任何重金屬與稀有金屬，通過無毒(SGS)認表2-3鉛酸電池與梯次電池技術(shù)指標(biāo)對比表 (二)通信系統(tǒng)備電現(xiàn)狀站設(shè)備供電。比能量最大可超過130Wh/Kg，體積比能量為210Wh/L；鉛酸電池產(chǎn)品重量比能量為40Wh/Kg左右 (0.2C，25℃)，體積比能量為70Wh/L。指標(biāo)對比顯示，梯次電池本低的優(yōu)點。標(biāo)稱循環(huán)壽命(次)200能量密度(Wh/kg)工作溫度(℃)電技術(shù)演進白皮書-10-電電池。1)一類局站應(yīng)包括省級及以上樞紐、容災(zāi)備份中心、長途通信海纜登陸站。1)一類局站應(yīng)包括省級及以上樞紐、容災(zāi)備份中心、長途通信海纜登陸站。2)二類局站應(yīng)包括地市級樞紐、國家級傳輸干線站、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(R1級)、衛(wèi)星地球站、客服大樓、無線電臺、網(wǎng)管中心。電技術(shù)演進白皮書-11-間根據(jù)站內(nèi)設(shè)備重要性設(shè)置了兩級，無線設(shè)備在1~5小時，傳輸設(shè)1)閥控式鉛酸蓄電池為非標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)備，占地面積大，承重要求本高。2)不同容量、不同生產(chǎn)日期、不同廠家、不同批次的電池組均增加了運維成本。3)在線運行的電池組剩余容量無法監(jiān)控，導(dǎo)致有些局站在市電停電的時候，才發(fā)現(xiàn)電池組容量衰減嚴(yán)重，甚至造成通信設(shè)備斷電，嚴(yán)重影響了供電可靠性。電技術(shù)演進白皮書-12-4.5G網(wǎng)絡(luò)對電池備電的挑戰(zhàn)外直流電源(不帶電池)的方式、市電+室外直流電源(帶電池)的方式兩級結(jié)構(gòu)演進到外直流電源(不帶電池)的方式、市電+室外直流電源(帶電池)的方式從現(xiàn)在的多層樹狀結(jié)構(gòu)向未來的扁平化多連接演進，通信局房將向DC電技術(shù)演進白皮書-13-圖圖0-2通信局房演進圖用室外的多種安裝方式，迫切需要尋求新型電池來迎接所面臨的挑戰(zhàn)。 (三)現(xiàn)有電池存在問題場施工周期長。另外現(xiàn)有電池系統(tǒng)普遍采用建設(shè)初期按終期需求進行規(guī)模建設(shè)及投資。此模式下電池系統(tǒng)在壽命期可能長期處于高空置率，極大影響投資有效性；在終期需求到來時，電池系統(tǒng)已達到報廢年限，造成前期投資浪費。電池系統(tǒng)也可以采用按需逐步投資模式，但現(xiàn)有電池電技術(shù)演進白皮書-14-承重設(shè)計一般為150~200kg/m2，而鉛酸蓄電池對機房的承重要求不低于400kg/m2，所以在現(xiàn)有的池的問題1)環(huán)境溫度要求比較高電費支出。2)機房面積和承重要求高電技術(shù)演進白皮書-15-更輕。3)高倍率放電性能較差4)鉛酸蓄電池沒有納入監(jiān)控系統(tǒng)5)造成環(huán)境污染24)鉛酸蓄電池沒有納入監(jiān)控系統(tǒng)5)造成環(huán)境污染2.鋰電池存在的問題1)低溫性能較差低而降低。電技術(shù)演進白皮書-16-Ah電池的溫度與循環(huán)壽命之間的關(guān)系電解液中溶劑化Li+遷移速度加快，加重了SEI膜的負擔(dān)，甚至溶劑圖圖2-3溫度-壽命曲線圖電技術(shù)演進白皮書-17-2)鋰電混用問題為拉遠站供電。該方式的特點是供電距離較遠，需要在近端將直流壓至48V為設(shè)備供電。這種供電方式建設(shè)成本高，需要配套對端的為拉遠站供電。該方式的特點是供電距離較遠，需要在近端將直流壓至48V為設(shè)備供電。這種供電方式建設(shè)成本高，需要配套對端的電技術(shù)演進白皮書-18-11)電池拆解問題3.梯次電池的問題和挑戰(zhàn)也非常的多，如果不能有效解決，就不能實現(xiàn)真正的產(chǎn)業(yè)化。ck技術(shù)各不相同，意味著同一套拆解流水線不可能適合所有的電池k。業(yè)，而pack本身是高能量載體，如果操作不當(dāng)，可能會發(fā)生短路、梯次利用的各種方案中，最合理的方案應(yīng)該是原有動力電池拆解得不償失。電技術(shù)演進白皮書-19-3)性能問題3)性能問題2)回收利用狀態(tài)問題動力電池剩余容量低于80%時應(yīng)該報廢，但目前沒有強制報廢池數(shù)量較少，有可能出現(xiàn)產(chǎn)量不足的問題。系還是未知數(shù)，出現(xiàn)容量驟4)廠家響應(yīng)程度問題-20- (一)技術(shù)演進方向基CT電技術(shù)演進白皮書-21-2)電池系統(tǒng)的功率、容量可依據(jù)現(xiàn)場業(yè)務(wù)保障需求，通過并聯(lián)4)基礎(chǔ)電池產(chǎn)品的部分模組發(fā)生故障，可僅更換故障部分的模不同批次的模組混合使用不會造成主要性能指標(biāo)的劣化。2.標(biāo)準(zhǔn)化4)基礎(chǔ)電池產(chǎn)品的部分模組發(fā)生故障，可僅更換故障部分的模不同批次的模組混合使用不會造成主要性能指標(biāo)的劣化。2.標(biāo)準(zhǔn)化家的基礎(chǔ)電池產(chǎn)品的組合使用，從根本上解決現(xiàn)有電池系統(tǒng)架構(gòu)復(fù)雜、2)減少電池產(chǎn)品容量規(guī)格，統(tǒng)一輸入、輸出連接模式及規(guī)格，電技術(shù)演進白皮書-22-2)電池組系統(tǒng)可以依據(jù)負荷需2)電池組系統(tǒng)可以依據(jù)負荷需求變化，自動調(diào)整工作狀態(tài)，實3.智能化電3)在業(yè)務(wù)閑時，電池組系統(tǒng)可與電源系統(tǒng)協(xié)同工作，完成電池電池組使用壽命的精確掌控。4.數(shù)字化電技術(shù)演進白皮書-23-據(jù)的基礎(chǔ)上，提升采集/監(jiān)控數(shù)據(jù)的處理能力，從而進一步的提升電2)電池組系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合，利用數(shù)字化技術(shù)(如大數(shù)據(jù)、2)電池組系統(tǒng)與監(jiān)控系統(tǒng)結(jié)合，利用數(shù)字化技術(shù)(如大數(shù)據(jù)、管控的安全認證。如離線狀態(tài)下執(zhí)行控制或重要參數(shù)調(diào)整等操作時，5.輕量化電技術(shù)演進白皮書-24-1)電池的輕量化指標(biāo)包含體積能量密度和重量能量密度兩個指不低于180Wh/1)電池的輕量化指標(biāo)包含體積能量密度和重量能量密度兩個指不低于180Wh/kg，只有該指標(biāo)不斷提升，才能不斷降低電池組系量要求指標(biāo)。2)電池的輕量化指標(biāo)還包含大幅降低電池組配置容量的需求。需要提升短時間高功率供電能力，才能有效降低電池組的配置容量，面積等方面的需求。6.安全防護在長期使用過程中由于充放電制度和環(huán)境因素使電池老化等均可能電技術(shù)演進白皮書-25-1)造成漏液，電池體內(nèi)溫度上升，保護層逐漸毀壞，致腐蝕性2)造成自燃，鋰電池短路時產(chǎn)生的火花會在瞬間點燃電解液，3)造成爆炸，鋰電池體內(nèi)溫度上升較快，由于外殼熔化速度較3)造成爆炸，鋰電池體內(nèi)溫度上升較快，由于外殼熔化速度較2)如果電池組之間存在不一致性，在工作時容易造成環(huán)流，當(dāng)當(dāng)前，鋰電池技術(shù)發(fā)展過程中研發(fā)了多種技術(shù)來降低運行隱患及護。電技術(shù)演進白皮書-26-4)當(dāng)電池出現(xiàn)自燃時，應(yīng)有保護措施立即對電池做持續(xù)的降溫4)當(dāng)電池出現(xiàn)自燃時，應(yīng)有保護措施立即對電池做持續(xù)的降溫ABC干粉滅火器或二氧化碳型滅火器撲滅明火，即使出現(xiàn)了明火，自燃”更可怕。 (二)技術(shù)架構(gòu)組成電技術(shù)演進白皮書-27-3)智能管控：采用間歇充電、自動后備運行等技術(shù)可以有效減3)智能管控：采用間歇充電、自動后備運行等技術(shù)可以有效減典型架構(gòu)1)分布式架構(gòu)直流電源圖直流母 信載獨立鋰電池組獨立鋰電池組獨立鋰電池組獨立鋰電池組3-1智慧鋰電分布式架構(gòu)圖2)易維護性：在線熱插拔，維護簡單快速，無需手動設(shè)置運行相比傳統(tǒng)鋰電池組(鋰電池+BMS)的架構(gòu)，額外增加了DC/DC電技術(shù)演進白皮書-28-組成系統(tǒng)的多個鋰電池組中的1個鋰電池組自動/手動成為系統(tǒng)數(shù)采集等功能；如該模塊出現(xiàn)故障，組作為主控模塊；亦可恢復(fù)至傳統(tǒng)模式，，運行狀態(tài)依據(jù)預(yù)設(shè)的參數(shù)自動調(diào)整。2)集中式架構(gòu)直流電源通信線直流母信負載圖3-2智慧鋰電集中式架構(gòu)圖 (RS485/RS422/CAN總線)連接至主控模塊，整個系統(tǒng)的電壓調(diào)獨立鋰電池組獨立鋰電池組獨立鋰電池組獨立鋰電池組主控模塊電技術(shù)演進白皮書-29-元的數(shù)據(jù)通信功能。SOCSOH核對判定，充電/放電狀態(tài)下的能量分配定，依據(jù)主控模塊下發(fā)的參數(shù)進行充電/放電運行參數(shù)調(diào)整，并可以。電技術(shù)演進白皮書-30- (一)備電架構(gòu)技術(shù)演進方向為適應(yīng)云計算和大規(guī)模5G無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等新技術(shù)及業(yè)務(wù)的發(fā)為適應(yīng)云計算和大規(guī)模5G無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)等新技術(shù)及業(yè)務(wù)的發(fā)類型的高功耗、高可靠性特點，需建立統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的備電架構(gòu)(含標(biāo)置方案和運行策略為多類型復(fù)雜場景的應(yīng)用模型和分等級建設(shè)的業(yè)營商的各等級5G網(wǎng)絡(luò)機房。電技術(shù)演進白皮書-31-2.資源池化間可基于標(biāo)準(zhǔn)化接口實現(xiàn)跨接與容量共享，在不同供電系統(tǒng)之間流動，3.預(yù)制化G的大規(guī)模建設(shè)必然帶來網(wǎng)絡(luò)能耗大幅度增長，如何在備間可基于標(biāo)準(zhǔn)化接口實現(xiàn)跨接與容量共享，在不同供電系統(tǒng)之間流動，3.預(yù)制化隨著5G全面部署，商業(yè)應(yīng)用的變現(xiàn)對基礎(chǔ)設(shè)施交付速度和質(zhì)量提出了新的需求，要更好地支撐5G無線網(wǎng)絡(luò)快速開通。通信行有這樣才能滿足基站、邊緣計算/接入機房和數(shù)據(jù)中心快速部署的要即用式安裝)即可快速投入應(yīng)用。結(jié)合電池系統(tǒng)模組化特性，可實現(xiàn)電技術(shù)演進白皮書-32-設(shè)備的歷史運行狀態(tài)進行分析，預(yù)測電池組的維護保養(yǎng)、模組更換、4.數(shù)字化1)建設(shè)數(shù)字化：實時監(jiān)控，可以實現(xiàn)建設(shè)安裝交付過程極簡化。2)運維數(shù)字化：管行視化運維管理，實現(xiàn)可管、可控。數(shù)字化備電架構(gòu)的終極目標(biāo)是以最優(yōu)化建維成本負擔(dān)5G網(wǎng)絡(luò)電技術(shù)演進白皮書-33- (二)各等級機房備電方案2.業(yè)務(wù)分級及備電策略全部業(yè)務(wù)按照重要性從高到低的原則分為一級到N級多個負荷等級。電的差異化保障。電技術(shù)演進白皮書-34-間按20h。3.多級備電方案1)一級業(yè)務(wù)備電方案間按20h。2)二級業(yè)務(wù)備電方案3)三級業(yè)務(wù)備電方案源，無固定油機。電技術(shù)演進白皮書-35-4)四級業(yè)務(wù)備電方案電技術(shù)演進白皮書-36- (一)實施規(guī)劃廣發(fā)展的重點。首先推動智慧鋰電技術(shù)的研究，在運營商和CCSA投廣發(fā)展的重點。首先推動智慧鋰電技術(shù)的研究，在運營商和CCSA投V在該階段，大部分鋰電池及鉛酸電池48V應(yīng)用場景均已由智慧鋰電替代，集成電池系統(tǒng)逐步推進，在運營商和CCSA等組織內(nèi)完電技術(shù)演進白皮書-37-電系統(tǒng)。 (二)產(chǎn)業(yè)鏈推進建議1)首先制定運營商的內(nèi)部企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并逐步推進 (二)產(chǎn)業(yè)鏈推進建議1)首先制定運營商的內(nèi)部企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，并逐步推進CCSA行業(yè)編制工作。2)