磷酸铁锂电池在电力通信系统应用探讨

张合明+魏勇+显+敬娜+雪娇

摘 要：该文分析了磷酸铁锂电池的原理、特性，通过和目前电力系统通信普遍采用的铅酸电池比较，对磷酸铁锂电池应用于电力通信电源系统的可行性进行了探讨，提出该类型电池用于电力通信电源系统的应用方法和前景。

关键词：电力通信 电源 磷酸铁锂电池

中圖分类号：TM912 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）03（a）-0034-04

Lithium Iron Phosphate Battery Applied in Power Communication System to Discuss

Zhang Heming1 Wei Yong1 Meng Xian1 Zhang Jingna2 Dai Xuejiao2

（1.State Grid Hebei Electric Power Company & Telecommunication Branch；2.Hebei Electric Design & Research Institute， Shijiazhuang Hebei， 050031，china）

Abstract： This paper analyzes the principle and characteristic of lithium iron phosphate batteries. Compared with the Lead-acid batteries which are widely used in power system，the feasibility of lithium iron phosphate batteries applied to power communication system is discussed.The application methods and prospects of the lithium iron phosphate batteries used in power communication system are put forward in this paper.

Key Words： Power communication； Power； Lithium iron phosphate battery

电力通信电源系统作为电力通信专网的重要组成部分，其可靠性和续航能力直接影响着电力通信网的安全、可靠运行。多年来，铅酸阀控蓄电池以其维护简便，放电率高和寿命长等特点，广泛应用于通信电源系统。近年来，电池储能技术得到快速发展，以锂电池为代表的储能电池技术异军突起，已广泛应用于电动汽车、自行车等领域，取得了丰富的应用经验。随着聚合物磷酸铁锂电池技术的逐渐成熟，通信领域也开始应用于通信电源系统的研究，蓄电池厂商也积极开展通信铁锂电池的开发和实验，并已经形成产品系列开始商用。

1 磷酸铁锂电池的基本原理和特性

磷酸铁锂电池内部结构由极板、隔板、电解液、外壳、安全阀、端子等组成。磷酸铁锂材料为磷酸盐类嵌锂材料，晶体结构稳定，充放电过程中不易发生变形或破坏；锂离子反复的嵌入和脱出只会引起负极材料的层间距变化，也不会引起材料晶体结构的破坏。因此磷酸铁锂有很好的抗高温和抗过充电性能，同时循环性能也很好；另外，以凝胶聚合物电解质代替液体电解质，电池无漏液，电池的尺寸形状容易设计，安全性更高[1]。具体来说磷酸铁离子电池有以下几种特性：

（1）能量密度高。

（2）安全性强。

（3）高低温性能优越。

（4）高效率输出。

（5）长循环寿命。

（6）环保及节能减排。

2 磷酸铁锂电池和铅酸电池的比较

磷酸铁锂电池应用于电力通信系统，主要应用场景包括调度大楼或通信电源机房容积与建筑物承重不能满足铅酸电池的体积和重量，市电不稳定且停送电频繁，较高的环境温度，等等。以下将结合各种应用场景的功耗、后备时间进行电池容量比较和分析。

（1）铁锂电池与铅酸电池的性能对比。

目前，电力系统普遍采用铅酸阀控蓄电池组，表1为磷酸铁锂电池和铅酸电池性能比较。

按照表1、表2中磷酸铁锂电池的性能参数比较，磷酸铁锂电池在重量、体积、循环寿命、高、低温性能、充放电率等，都明显优于铅酸电池，在实际应用中，电力通信电源宜选择15～16只磷酸铁锂电池单体电池组成蓄电池组。

（2）典型通信站电池配置综合比较。

以常见的电力通信站点配置的300 Ah铅酸蓄电池为例，对配置两种电池进行比较。

①容量。

表3是某品牌的铅酸蓄电池恒电流放电参数。对于300 Ah的铅酸电池，其恒荷载电流53.4 A，满足5 h的续航能力。

表4是某品牌的磷酸铁离子电池恒电流放电参数，要满足其荷载电流50 A，5 h的续航能力，只需配置200 Ah蓄电池组。

通过比较可得出，铁锂电池放电容量受不同放电率的影响效应优于铅酸电池，故可选较小容量的电池满足相同通信负载的续航需求。即选择200 Ah铁离子电池其效能于300 Ah铅酸电池相近。

②面积和荷载。

表5给出了300 Ah、200 Ah铁离子电池和300 Ah铅酸电池的安装方式、安装尺寸和重量、压强。

通过对比，一组48 V/200 Ah铁锂电池组与一组48 V/300 Ah 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%。同是一组48 V/300 Ah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%。故采用铁锂电池可有效的缓解通信机房面积受限或荷载受限。对于机房面积紧张或由于楼层荷载不能扩容的通信电源应用场所，不失为一种较好的解决措施。