氮燃料電池在通信電派工程中的應(yīng)用

1、氮燃料電池在通信電派工程中的應(yīng)用1前盲燃料電池是一科標(biāo)持續(xù)供給的燃斛、凱化劇的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的電化學(xué)發(fā)電裝置。由于具有原料來(lái)源豐富、行染低、效率高、可連續(xù)供電時(shí)何長(zhǎng)及性能優(yōu)越、可離兩隹用尊特點(diǎn)而在通信電療領(lǐng)域受到重視當(dāng)前攏國(guó)通信行業(yè)巳推出相關(guān)技術(shù)報(bào)鍬+文就燃料電幗在通信電源I:程中的具體應(yīng)用提出點(diǎn)看法&2逮信電電池的選用2*1圖3信電源基本要求及対限性通信電源耒撫是通倩系統(tǒng)連垓運(yùn)行的可為保障*現(xiàn)代通倍電濂的基本要求為骷可靠、穂定、安全、節(jié)能、環(huán)探的輸出擄足要求的交直流電源°通信電as系址一魅由市電、備用油機(jī)、變換設(shè)備、構(gòu)電池組及相應(yīng)的配電設(shè)備組威；在有莖特殊環(huán)境下窗覽有

2、丈陽(yáng)能、風(fēng)能條統(tǒng)根軀通信局（站需耍紐成不同的交直流拱電系統(tǒng)*棊本滿足當(dāng)訓(xùn)通信局（站）的供堪需?？谟捎谖覈?guó)地ttilM.通僖局（站）所外地理環(huán)境、市電情況養(yǎng)距巨大.現(xiàn)件通信電睡系統(tǒng)夜實(shí)際應(yīng)用中還序在一定局（R性，存在以下JVt方面的何翅L當(dāng)前油機(jī)在通信電源系統(tǒng)中作為甫電序電階段的備用電源發(fā)揮著童要作用；但是畫機(jī)需耍一定的運(yùn)行空間、安裝的機(jī)房環(huán)境要求比較多，機(jī)組運(yùn)行肘嗡聲大、馬駆嚴(yán)重,恤機(jī)的維護(hù)比較麻煩，當(dāng)前MBTF只耍求大于800小時(shí).為此.淌機(jī)在莫際工作中備而不用是一個(gè)比較普迪問(wèn)題*根據(jù)W»&示.晉前有許務(wù)中小罰通倍局（站）庇實(shí)際停電時(shí)往往不用涪用油機(jī).而通過(guò)增大篇用曙電池組

3、的容量方式解決“迪過(guò)延fctfra池組備用時(shí)間的方式存在比予幾牛問(wèn)範(fàn)：舊電池姐后備時(shí)間不可能無(wú)限時(shí)延長(zhǎng)匚設(shè)備機(jī)房寧調(diào)長(zhǎng)時(shí)間停電同樣導(dǎo)致通信宕機(jī)*需電池紹后器時(shí)闔延棧導(dǎo)致舊電池組甫燉威倍增加.對(duì)。國(guó)荷報(bào)要求増直"給廣大改適機(jī)房帶來(lái)軸同JHL衽雅國(guó)部分偏遠(yuǎn)的邊防.褲島仗山風(fēng)還沒(méi)有達(dá)鋤二賞的市電.肖前這類通信詞站）供電問(wèn)題的主要霹按方松通常采用域能、太陽(yáng)能.柚機(jī)尊互補(bǔ)方式。但Kfg.太陽(yáng)能的應(yīng)用受到當(dāng)?shù)丨h(huán)境限制，采用柴油發(fā)電機(jī)組長(zhǎng)期發(fā)電可靠性不高。在國(guó)防、安全領(lǐng)域采用油機(jī)做備用電源運(yùn)行時(shí)由于產(chǎn)生大量的熱、噪音等，提高特征目標(biāo)信號(hào).木利于安全和保密。2.2通佶電源系統(tǒng)對(duì)燃料電池的選擇通信電源

4、對(duì)魅料電池的選用燃料電池是一種玄接輸出直流電源的電化學(xué)裝置，再配以相應(yīng)變換設(shè)備可以保證提供滿足通信電源要求的交直淹電源；作為當(dāng)前通信電瀕的種補(bǔ)充.可以有效彌補(bǔ)當(dāng)前通信電激的不足，并受到國(guó)內(nèi)外通信行業(yè)的共度關(guān)注。首先，燃料電池供電時(shí)間不受電池本身限制.只要燃料充足可以無(wú)限期連續(xù)運(yùn)行，而且濟(jì)潔無(wú)污染、噪聲低，可以替代設(shè)崔市內(nèi)辦公區(qū)、生活區(qū)通信局（站）的備用油機(jī).大大縮短蓄電池組的備用時(shí)間、降低宵電池組対?rùn)C(jī)房承里的妥求c其次，燃料電池供電連續(xù)性好，運(yùn)行不像太陽(yáng)能、風(fēng)陡利用受環(huán)境形響因素大.可以離網(wǎng)運(yùn)行.不需更配賣備用油機(jī).在沒(méi)有市電地區(qū)是種太陽(yáng)能、風(fēng)能的理想替代能澡冉次，主流的質(zhì)子交換脫氧燃料電池工

5、作汩度低、噪聲小，其聲液、紅外目標(biāo)特征小，在國(guó)防，安全導(dǎo)保密要求商的單位，具有天可替代的作用。最后.除其附屬的控制設(shè)備、變換設(shè)備采用電力電子器件存在一定電磁干擾外.其他部件不產(chǎn)生電磁干擾何題.燃料電池電磴兼容性比較好。氯熾料電池類型的選用當(dāng)前燃料電池按其使用的電解質(zhì)不同分為質(zhì)子交検膜燃料電池（PEMFC）、硯酸型燃料電池（PAFC）、義性燃料電池（AFC）、熔砂碳酸鹽燃料電池（MCFC）和固體氧化物燃料電池（SOFC）,采用純氫做燃料的PEMFC最適合在通信電源系統(tǒng)中應(yīng)用，原因?yàn)椋?amp;先，雖然由于催化劑、質(zhì)子交換膜等技術(shù)原因造成PEMFC價(jià)格昂貴.但是技術(shù)巳經(jīng)相當(dāng)成熟.在國(guó)外獨(dú)立實(shí)驗(yàn)電站

6、已做到250kW國(guó)內(nèi)也有多家機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究并巳建立客不大于50UW的小殺實(shí)驗(yàn)站.中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)已發(fā)布?xì)澉攘想姵氐募夹g(shù)報(bào)告。其次，各種燃料電池相比，PEMFC的比功卒密度大、啟動(dòng)時(shí)間短、噪聲小、天腐蝕性、可以與CQ和M共存.功率范帽適中。再次，工作溫度比較低、壽命長(zhǎng)，其工作安全性好。最后，其他幾科燃料電池除上述因索不占優(yōu)勢(shì)外，在進(jìn)行商業(yè)化前為需婆克眼的技術(shù)難題c燃料電池只所以采用純氫作燃料主更是考慮到氧的制備、貯存和用啟因素。2.3PEMFC電站耳本組成PEMFC電站主要有燃料洪應(yīng)管理系統(tǒng)、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、水與熱管理系統(tǒng)、中央控制與関節(jié)系統(tǒng)和電力調(diào)解及宜流配電系統(tǒng)5部分組成，見(jiàn)圖1其具體功能

7、如下。燃料供應(yīng)管理系統(tǒng)主要功能是對(duì)氫燃料逬行氣態(tài)化和穩(wěn)壓處理.使其滿足燃料電池的丄作需要C燃料電池發(fā)電系統(tǒng)主要功能是把儲(chǔ)存在燃料和氧化劑中化學(xué)能宜接轉(zhuǎn)化為電能.通過(guò)外電路定向流動(dòng)、做功并構(gòu)成總的電回路，為負(fù)戟供電。水與熱管理系統(tǒng)功能一方面主要用于系統(tǒng)冷卻、加濕燃料和囊化劑氣體使其保持一定的壓力和水分，同時(shí)通過(guò)水循環(huán)帶走電池多余的熱笛；另一方面當(dāng)燃料電池電堆釋放過(guò)多熱量時(shí)提供冷卻系統(tǒng)，當(dāng)燃料電池往工作溫度電站啟動(dòng)時(shí)對(duì)燃料電池電堆進(jìn)行可靠加熱C用I燃料電池電站總體示意圖用I燃料電池電站總體示意圖中央控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要功能為：確保燃料、氧化劑以聽(tīng)需要的速率與數(shù)最不間斷地供應(yīng)；確保產(chǎn)生的水安全、便利排

8、出；確保過(guò)剰熱鍛的排出和維持適當(dāng)?shù)腎作溫度;礎(chǔ)保燃料電池連續(xù)工作所需的工作參數(shù)。電力調(diào)解、直流配電系統(tǒng)主要功能是根據(jù)用戶需要進(jìn)行電壓DC-DC或DC-AC變換及負(fù)荷分?F.,満足下級(jí)用戶的需喪。3PEMFC«料電池在通信電源工程中的應(yīng)用方案3.1PEMFC做備用電池的通信電源系統(tǒng)PEMFC做備用電源的通信電源糸死主要用途為替代油機(jī)及部分曲電池組功能，組成如圖2所示。工作的基本原理為：交流電瀕正常時(shí)，所有用電設(shè)備由交流電源供電；交流電源不正常工作時(shí)，啟動(dòng)PEMFC保障所有用電設(shè)備用電、由于PEMFC有5秒左右的啟動(dòng)時(shí)同，在啟動(dòng)期間由備用蓄電池組（一般備用時(shí)間按3分鐘）為不允許間斷供電的

9、用電設(shè)備供電。在市內(nèi)的通信局（站），PEMFC系統(tǒng)多放矗室內(nèi)，氫燃料的儲(chǔ)存采用固杰曠氫系統(tǒng);在郊區(qū)及野外的站，氫燃料可釆用氣態(tài)貯氫方式直按放在空外。11113圖2燃料電他做備用電源在通信系統(tǒng)中應(yīng)用采用PEMFC做后備電池的氫然料用最不大，輿此.宜根據(jù)燃料消耗最及通信局（站）的布局尊因素綜合考慮一定數(shù)量的通信耐（站）共同建設(shè)1套氫氣制備、JT存裝置。3.2PEMFC做固定效也電站的通信電源系統(tǒng)圖3燃料電池做主用電源在通信系統(tǒng)中應(yīng)用PEMFC獨(dú)立電站的通信電源系統(tǒng)主要用于偏遠(yuǎn)無(wú)市電、太陽(yáng)能和風(fēng)能資源貧乏地區(qū).組成如圖3所示。工作的基本原理為；正常情況下.所有用電設(shè)釜均由PEMFC獨(dú)立電站獨(dú)立供電。

10、對(duì)于不允許何斷供電的用電設(shè)備，在PEMFC重新啟動(dòng)期間由備用潺電池組保障JC用電。PEMFC獨(dú)立電站要消耗大量的氫燃料.與市電、太陽(yáng)能和風(fēng)能相比成本比較鼠對(duì)于有臓市電供應(yīng)的局（站）應(yīng)考慮采用市電與PEMFC電站組成并網(wǎng)互補(bǔ)系統(tǒng)，有市電時(shí)由市電為通信尺（站）設(shè)備供電，并逋過(guò)電解水制備氫燃料，無(wú)市電時(shí)由PEMFC獨(dú)立電站為通信局（站）用電設(shè)備供電。PEMFC獨(dú)立電站的局（站）消耗氯燃料比校多，要有專用氫氣管理系統(tǒng)，保證穩(wěn)定的氫燃料來(lái)源。由于無(wú)市電的地區(qū)多在備遠(yuǎn)地區(qū)，氫燃料宜采用氣態(tài)貯氫的方法購(gòu)存,宜接放在室外。3.3 PEMFC做移動(dòng)電站的通信電源系統(tǒng)PEMFC做移動(dòng)電站工更應(yīng)用在國(guó)防、保密等安全

11、比校高的地方.其供電原理同PEMFC做固足電站相同。主要區(qū)別足在移動(dòng)車輛內(nèi)安全性非常高，其氫燃料必須采用固態(tài)貯氫。3.4 PEMFC與人陽(yáng)能（鳳能）綜合利用的通佶電源系統(tǒng)PEMFC與太陽(yáng)能（風(fēng)能）綜合利用的通信電源系統(tǒng)主耍用于我國(guó)青藏高原地區(qū)，充分利用太陽(yáng)能、風(fēng)能既有資源解決供電問(wèn)題.同時(shí)可以解決高原的制氧冋題.其組成如圖4所示。在局（站）內(nèi)還有1廷電解水、氣休曠存裝置。工作原理為：半太陽(yáng)光、風(fēng)力充足時(shí).由太陽(yáng)能（風(fēng)能）發(fā)電；電能為通信局（站）的所有用電設(shè)備供電同時(shí)利用產(chǎn)生的電能電解水，產(chǎn)生氫燃料利氧氣。當(dāng)太陽(yáng)能«W.UHI1TU1考慮陰雨天，直上各一定裁畳的雖ftft.1*14燃料電池與光能旦補(bǔ)在通侑系藐中應(yīng)川（風(fēng)能）缺乏時(shí)，啟動(dòng)PEMFC電站，為除電解水外的其他用電設(shè)備供電。在PEMKC啟動(dòng)期間.由備用蓄電池組為不允許間斷供電的設(shè)備供電。電解水制出的氧氣