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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V2 重量比能量wh/kg110130 3050 体积比能量wh/L180220 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酸蓄电池在-48V 直流电源系统的组成比较如表所示。表 1
2、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40572448243.21.854.02.2556.42.351.131.18铁锂电池40571651.23.243.22.755.23.4557.63.61.081.13铁锂电池405715483.243.22.8854.03.656.43.761.131.18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 4.0V 的磷酸铁锂蓄电池静置15 分钟后回落到3.4V，电池开口电压 3.4V。?单体工作电压为2.0V4.2V。?在 3.65V 以
3、下可以充电性能稳定。?单体电池放电时， 3.0V 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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 7 页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3.5A/ 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
4、/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
5、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 1.67A，需电池后备时间 4 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
6、区48 3 48V 150Ah*2 TD宏基站或信源城镇48 5 48V 200Ah*2 RRU*1 市区5 14.08 48V 50Ah*1 RRU*3 市区5 5 42.25 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 2.6V) 雷天300Ah 时间(h) 11 电流(A) 30 75 165 300 900 容量(Ah) 330 32
7、3 321 316 296 放电率1C 3C 佳贝思时间(h) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 7 页200Ah 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200Ah 电流(A) 179 110 68 53 35.6 20.7 300Ah 电流(A) 268 166 101 80 31.1 400Ah 电流(A)
8、358 221 135 106 71.2 41.4 500Ah 电流(A) 447 276 169 133 89.0 51.8 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3.2V/200Ah*16 佳贝思各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 铁锂电池3.2V/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
9、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
10、置值调高，实现节能减排。?长*宽*高300Ah铁锂电池尺寸长 *宽*高360*55*306，重量 kg；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 48V/300Ah 铅酸电池组在同样的安装方式精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 7 页下，前者占地面积是后者的59% ，前者重量是后者的28% 。假设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/30
11、0Ah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 ，1 组 48V/200Ah铁锂电池价格约 25600 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1.37 倍。当磷酸铁锂电池价格降至6 元/3.2V.Ah 时， 1 组铁锂电池 不需保温箱价格是 1.92 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
12、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 Ah300 300 300 300 200 200 总只数只24 24 16 16 16 16 单体价格元 / 单体 VAh8 6 8 6 电池费用 ( 万元 ) 保温箱费用 ( 万元 ) 耗电量 (kW) 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
13、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精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 7 页单体容量 Ah300 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) 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
14、 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 20kV
15、A 、40kVA 、60kVA 、80kVA 、120kVA 、160kVA 、200kVA 、250kVA 、300kVA 。单机放电时间 0.5 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 0.5h 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。电池恒电流放电放电时间 (h) 及终止电压 2.6V) 雷天300Ah 时间(h) 11 电流(A) 30 75 16
16、5 300 900 容量(Ah) 330 323 321 316 296 放电率1C 3C 佳贝思时间(h) 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 7 页200Ah 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 92.0 53.8 600Ah 电流(A) 557 336
17、 210 167 110.4 64.6 800Ah 电流(A) 742 448 280 222 147.2 86.1 1000Ah 电流(A) 928 560 350 278 184.0 107.6 1500Ah 电流(A) 1430 883 541 426 284.8 165.8 2000Ah 电流(A) 1788 1104 676 532 356.0 207.2 3000Ah 电流(A) 2682 1656 1014 798 534.0 310.8 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
18、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 铁锂电池3.2V/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；?长*宽*高
19、360*55*250，重量 8.1kg ；2V/500Ah铅酸电池尺寸长 *宽*高194*184*365，重量 31kg。1 组 396V/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% 。假设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
20、止落后电池的出现。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 7 页? ，后者价格约为前者的1.67 倍。当磷酸铁锂电池价格降至6 元/3.2V.Ah 时， ，1 组 396V/200Ah铁锂电池价格 14.9 万元，约为前者的1.25 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 Ah8 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：假设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，假设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，价格廉价，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，防止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。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 7 页
