2022新一代智慧鋰電技術(shù)演進(jìn)白皮書

新一代智慧鋰電技術(shù)演進(jìn)白皮書20225新一代智慧鋰電技術(shù)演進(jìn)白皮書新一代智慧鋰電技術(shù)演進(jìn)白皮書目錄前言 1一、電系統(tǒng)對的戰(zhàn) 3（一）池系應(yīng)用狀 3通信鉛酸池現(xiàn)狀 3通信鋰電應(yīng)用狀 4梯次電的狀 7（二）信系備電狀 9電池用情況 9電池用場和備間 10電池建設(shè)運(yùn)維問題 114.5G網(wǎng)絡(luò)對池備的戰(zhàn) 12（三）有電存在題 13傳統(tǒng)信鉛電池題 14鋰電存在問題 15梯次池的題 18二、電系統(tǒng)術(shù)演進(jìn) 20（一）術(shù)演方向 20（二）術(shù)架組成 26三、適應(yīng)5G絡(luò)的備電策略 30（一）電架技術(shù)方向 30（二）等級房備案 33業(yè)務(wù)級思路 33業(yè)務(wù)級及電策略 33多級電方案 34四、智鋰電進(jìn)規(guī)劃 36（一）施規(guī)劃 36（二）業(yè)鏈進(jìn)建議 37五、總和展望 39新一代智慧鋰電技術(shù)演進(jìn)白皮書新一代智慧鋰電技術(shù)演進(jìn)白皮書--一、電池系統(tǒng)面對的挑戰(zhàn)（一）電池系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)狀通信用鉛酸電池現(xiàn)狀其在通信領(lǐng)域，鉛酸電池市場占有率在90%5G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有時可能達(dá)到45006%0.%的CaCa通信用鋰電池應(yīng)用現(xiàn)狀20（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5G時代下，小型基站日益成為一種主流。這是因?yàn)?G的流量4G35G19RRU、BBUEPONGPONWLAN圖0-1 通信用電池發(fā)展歷史表2-1通信用鋰電池技術(shù)指標(biāo)發(fā)展表技術(shù)特征年間2009~20112011~20132013~2020電芯容量10Ah~20Ah10Ah~50Ah10Ah~280Ah電芯材料磷酸鐵鋰磷酸鐵鋰系統(tǒng)容量10Ah~50Ah10Ah~300Ah20Ah~2000Ah電池串?dāng)?shù)15串電信：15串國內(nèi)：16串聯(lián)通、移動：16串國際：15串25℃循環(huán)壽命800次1000次循環(huán)型：3500次標(biāo)準(zhǔn)型：1200次BMS功能基本保護(hù)功能為主充電限流功能增加通訊協(xié)議、反接保護(hù)、存儲功能模組尺寸19英寸"4U機(jī)箱19英寸"3U機(jī)箱193U,深度區(qū)分軟包與鋁殼應(yīng)用場景3G市分、宏站4G5GIDC價格趨勢昂貴較貴一般表2-2鋰電池技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布情況表發(fā)布時間標(biāo)準(zhǔn)類型標(biāo)準(zhǔn)名稱發(fā)布單位2009.4技術(shù)報(bào)告YDB032—2009通信用后備式鋰離子電池組通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會2011.12行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)YD/T2344.1—2011通信用磷酸鋰電池組 第1部分集成式電池組工信部2012.12企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)QB-H-005-2012通信基站用磷酸鐵鋰電池中國移動2015.10行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)D/T4.2—25通信用磷酸鐵鋰電池組 第2部分分立式電池組工信部2016.9企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)Q/ZTT2217.3-2016蓄電池技術(shù)要3（集成式）中國鐵塔2017.7技術(shù)文件梯次利用磷酸鐵鋰電池組中國鐵塔梯次鋰電的現(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)有電動車梯次電池的優(yōu)點(diǎn)：1）循環(huán)壽命6年的剩余壽命和400-2000次的剩余循環(huán)次數(shù)。3-62005℃～30130能量為210W/L；鉛酸電池產(chǎn)品重量比能量為40hKg左右0.270h綠色環(huán)保表2-3鉛酸電池與梯次電池技術(shù)指標(biāo)對比表電池性能指標(biāo)鉛酸電池梯次電池標(biāo)稱循環(huán)壽命（次）200400—2000能量密度Wh/kg）30～4590～120工作溫度（℃）5～30-20～55環(huán)保性含鉛、容易二次污染無毒、相對環(huán)保（二）通信系統(tǒng)備電現(xiàn)狀電池應(yīng)用情況2020電池應(yīng)用場景和備電時間根據(jù)國家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)GB511901（R2R3級、據(jù)中心（R10.5~10.5~31~41~5小時，傳輸設(shè)12~24電池在建設(shè)和運(yùn)維中的問題4.5G網(wǎng)絡(luò)對電池備電的挑戰(zhàn)5G4G4GBBURRU兩級結(jié)構(gòu)演進(jìn)到CU（、DU（和RRU/AAU（），AAUAAU和BU增大了AAU4G35G流電源（）（）等。5G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(jìn)，通信局房將向DCDCDC圖0-2 通信局演進(jìn)圖5G基站和邊緣DC（三）現(xiàn)有電池存在問題另外現(xiàn)有電池系統(tǒng)普遍采用建設(shè)初期按終期需求進(jìn)行規(guī)模建設(shè)傳統(tǒng)通信鉛酸電池的問題150~200kg/m2，400kg/m2狀況，而基站停電往往是由于市政項(xiàng)目施工/電網(wǎng)系統(tǒng)維護(hù)所造成的蓄電池沒有納入監(jiān)控系統(tǒng)，蓄電池實(shí)際剩余多少容量不清楚。5）造成環(huán)境污染傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池在生產(chǎn)制造和使用后期，如果處理不當(dāng)，會對環(huán)境造成污染。鋰電池存在的問題2025℃的50%~60%磷酸鐵鋰電池高溫倍率特性較好，在較高的環(huán)境下也能夠放出額圖2-3溫度-壽命曲線圖注：以上數(shù)據(jù)圖為非梯次電池的循環(huán)曲線；上圖為一款100AhSEIEISEILiSEILi因此，磷酸鐵鋰電池受溫度影響很大，在無空調(diào)、無制冷散熱應(yīng)用領(lǐng)域和溫度影響較大的應(yīng)用環(huán)境，需要對電池進(jìn)行熱管理(風(fēng)冷、液冷等)才能提高電池的使用效率，延長鐵鋰電池系統(tǒng)的使用壽命。AB3~5現(xiàn)有鉛酸電池與鋰電池使用共用管理器實(shí)現(xiàn)混用的方案存在單點(diǎn)故3）48V鋰電傳輸損耗的問題。為拉遠(yuǎn)站供電。該方式的特點(diǎn)是供電距離較遠(yuǎn)，需要在近端將直流48V240~410V壓至48V48V梯次電池的問題packpack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packpackpack動力電池剩余容量低于80%性能問題20%后，剩余容量的衰減是否呈線性關(guān)系還是未知數(shù)，出現(xiàn)容量驟二、電池系統(tǒng)技術(shù)演進(jìn)（一）技術(shù)演進(jìn)方向/能量轉(zhuǎn)換產(chǎn)生能量或轉(zhuǎn)化能量。電池系統(tǒng)的/機(jī)械能儲存，并在一ICT模組化為應(yīng)對通信/互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)快速發(fā)展需要，電池系統(tǒng)由模組化的基礎(chǔ)電池產(chǎn)品并/串聯(lián)組成，電池產(chǎn)品模組化后，可以實(shí)現(xiàn)：電池系統(tǒng)的電壓等級可依據(jù)TICTCAN現(xiàn)30標(biāo)準(zhǔn)化間成本。智能化1SOC數(shù)字化BMS管理系統(tǒng)信息化數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，提升采集/監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的處理能力，從而進(jìn)一步的提升電/（品功能。Wifi輕量化管理能力，以及輕量化低成本的備電系統(tǒng)建設(shè)模式和運(yùn)行模式。電池組的輕量化性能包含兩方面內(nèi)容，具體如下：70Wh/kg180Wh/kg5G安全防護(hù)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造成電池短路，其危險(xiǎn)的直觀表現(xiàn)有三種：設(shè)施。/短能力。處理，用水撲救是最理想的解決辦法。如果火勢較大，也可以使用ABC（二）技術(shù)架構(gòu)組成穩(wěn)壓并聯(lián)、集中管控等三類。其中集中管控類由于具備在線擴(kuò)展性，參數(shù)；智能鋰電系統(tǒng)的兩種典型架構(gòu)直流電源直流電源獨(dú)立鋰電池組直流母信負(fù)載獨(dú)立鋰電池組圖3-1智慧鋰電分布式架構(gòu)圖DC/DC（DC/DC模塊，可以實(shí)現(xiàn)電壓、電流等電氣參數(shù)的整定與控制。1/直流電源通信線直流電源通信線主控模塊獨(dú)立鋰電池組直流母信負(fù)載獨(dú)立鋰電池組圖3-2智慧鋰電集中式架構(gòu)圖集中式結(jié)構(gòu)的智慧鋰電系統(tǒng)內(nèi)所有鋰電池組通過網(wǎng)絡(luò)（RS485/RS422/CAN總線）元的數(shù)據(jù)通信功能。SOC/SOH/與均衡；電池組的控制單元可獨(dú)立完成SOC/SOH/放電運(yùn)行參數(shù)調(diào)整，并可以三、適應(yīng)5G網(wǎng)絡(luò)的電池備電策略（一）備電架構(gòu)技術(shù)演進(jìn)方向5G越大，以傳統(tǒng)鉛酸電池來說，目前主流產(chǎn)品功率密度約為為適應(yīng)云計(jì)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)5G5G標(biāo)準(zhǔn)化5G（準(zhǔn)的電氣接入、通信接入、管控功能置方案和運(yùn)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)5G資源池化5G30讓備電容量依據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求和業(yè)務(wù)保障需要在不同供電系統(tǒng)之間流動，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/接入機(jī)房和數(shù)據(jù)中心快速部署的要（隨需快速安裝，支撐現(xiàn)場業(yè)務(wù)靈活擴(kuò)容。4.數(shù)字化備電架構(gòu)需從兩個方面實(shí)現(xiàn)數(shù)字化目標(biāo)：1）建設(shè)數(shù)字化：2）運(yùn)維數(shù)字化：借助AI與大數(shù)據(jù)技術(shù)，可分析、管理鋰電的海量運(yùn)行數(shù)據(jù)，對設(shè)備的歷史運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行分析，預(yù)測電池組的維護(hù)保養(yǎng)、模組更換、質(zhì)量壽命周期，確保電池系統(tǒng)壽命期內(nèi)可靠運(yùn)行。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(fù)擔(dān)5G網(wǎng)絡(luò)（二）各等級機(jī)房備電方案業(yè)務(wù)分級思路5GDC置，TCO業(yè)務(wù)分級及備電策略N多級備電方案一級業(yè)務(wù)配置了一路以上的交流電源，兩路市電+一路油機(jī)或是一路市電+一路油機(jī)。51配置。20h。二級業(yè)務(wù)配置了一路以上的交流電源，一般是一路市電+一路油機(jī)。0.5120h。三級業(yè)務(wù)一般只有一路市電電源，無固定油機(jī)。電池后備時間：電池后備時間按照2~4小時配置。電池充電時間：電池充電時間按10h。4）四級業(yè)務(wù)備電方案四級業(yè)務(wù)一般只有一路市電電源，無固定油機(jī)。電池后備時間：根據(jù)實(shí)際情況電池后備時間按照0.5~2小時配置，或者不配置電池。電池充電時間：電池充電時間按10h。四、智慧鋰電推進(jìn)規(guī)劃（一）實(shí)施規(guī)劃為適應(yīng)SDN、NFV5G階段一：智慧鋰電技術(shù)研究與混供模式推廣廣發(fā)展的重點(diǎn)。首先推動智慧鋰電技術(shù)的研究，在運(yùn)營商和