2022新一代智慧锂电技术演进白皮书

新一代智慧锂电技术演进白皮书20225新一代智慧锂电技术演进白皮书新一代智慧锂电技术演进白皮书目录前言 1一、电系统对的战 3（一）池系应用状 3通信铅酸池现状 3通信锂电应用状 4梯次电的状 7（二）信系备电状 9电池用情况 9电池用场和备间 10电池建设运维问题 114.5G网络对池备的战 12（三）有电存在题 13传统信铅电池题 14锂电存在问题 15梯次池的题 18二、电系统术演进 20（一）术演方向 20（二）术架组成 26三、适应5G络的备电策略 30（一）电架技术方向 30（二）等级房备案 33业务级思路 33业务级及电策略 33多级电方案 34四、智锂电进规划 36（一）施规划 36（二）业链进建议 37五、总和展望 39新一代智慧锂电技术演进白皮书新一代智慧锂电技术演进白皮书--一、电池系统面对的挑战（一）电池系统应用现状通信用铅酸电池现状其在通信领域，铅酸电池市场占有率在90%5G应用提出了多样化的需求，如短时大电流放电、集成化等要求。5G有时可能达到45006%0.%的CaCa通信用锂电池应用现状20（金属电池（极少的生产和使用）和锂离子电池（现今大量使用5G时代下，小型基站日益成为一种主流。这是因为5G的流量4G35G19RRU、BBUEPONGPONWLAN图0-1 通信用电池发展历史表2-1通信用锂电池技术指标发展表技术特征年间2009~20112011~20132013~2020电芯容量10Ah~20Ah10Ah~50Ah10Ah~280Ah电芯材料磷酸铁锂磷酸铁锂系统容量10Ah~50Ah10Ah~300Ah20Ah~2000Ah电池串数15串电信：15串国内：16串联通、移动：16串国际：15串25℃循环寿命800次1000次循环型：3500次标准型：1200次BMS功能基本保护功能为主充电限流功能增加通讯协议、反接保护、存储功能模组尺寸19英寸"4U机箱19英寸"3U机箱193U,深度区分软包与铝壳应用场景3G市分、宏站4G5GIDC价格趋势昂贵较贵一般表2-2锂电池技术标准发布情况表发布时间标准类型标准名称发布单位2009.4技术报告YDB032—2009通信用后备式锂离子电池组通信标准化协会2011.12行业标准YD/T2344.1—2011通信用磷酸锂电池组 第1部分集成式电池组工信部2012.12企业标准QB-H-005-2012通信基站用磷酸铁锂电池中国移动2015.10行业标准D/T4.2—25通信用磷酸铁锂电池组 第2部分分立式电池组工信部2016.9企业标准Q/ZTT2217.3-2016蓄电池技术要3（集成式）中国铁塔2017.7技术文件梯次利用磷酸铁锂电池组中国铁塔梯次锂电的现状梯次电池是指电动汽车等领域的动力电池不能满足现有电动车梯次电池的优点：1）循环寿命6年的剩余寿命和400-2000次的剩余循环次数。3-62005℃～30130能量为210W/L；铅酸电池产品重量比能量为40hKg左右0.270h绿色环保表2-3铅酸电池与梯次电池技术指标对比表电池性能指标铅酸电池梯次电池标称循环寿命（次）200400—2000能量密度Wh/kg）30～4590～120工作温度（℃）5～30-20～55环保性含铅、容易二次污染无毒、相对环保（二）通信系统备电现状电池应用情况2020电池应用场景和备电时间根据国家现行标准GB511901（R2R3级、据中心（R10.5~10.5~31~41~5小时，传输设12~24电池在建设和运维中的问题4.5G网络对电池备电的挑战5G4G4GBBURRU两级结构演进到CU（、DU（和RRU/AAU（），AAUAAU和BU增大了AAU4G35G流电源（）（）等。5G从现在的多层树状结构向未来的扁平化多连接演进，通信局房将向DCDCDC图0-2 通信局演进图5G基站和边缘DC（三）现有电池存在问题另外现有电池系统普遍采用建设初期按终期需求进行规模建设传统通信铅酸电池的问题150~200kg/m2，400kg/m2状况，而基站停电往往是由于市政项目施工/电网系统维护所造成的蓄电池没有纳入监控系统，蓄电池实际剩余多少容量不清楚。5）造成环境污染传统的铅酸蓄电池在生产制造和使用后期，如果处理不当，会对环境造成污染。锂电池存在的问题2025℃的50%~60%磷酸铁锂电池高温倍率特性较好，在较高的环境下也能够放出额图2-3温度-寿命曲线图注：以上数据图为非梯次电池的循环曲线；上图为一款100AhSEIEISEILiSEILi因此，磷酸铁锂电池受温度影响很大，在无空调、无制冷散热应用领域和温度影响较大的应用环境，需要对电池进行热管理(风冷、液冷等)才能提高电池的使用效率，延长铁锂电池系统的使用寿命。AB3~5现有铅酸电池与锂电池使用共用管理器实现混用的方案存在单点故3）48V锂电传输损耗的问题。为拉远站供电。该方式的特点是供电距离较远，需要在近端将直流48V240~410V压至48V48V梯次电池的问题packpack技术各不相同，意味着同一套拆解流水线不可能适合所有的电池packpackpack动力电池剩余容量低于80%性能问题20%后，剩余容量的衰减是否呈线性关系还是未知数，出现容量骤二、电池系统技术演进（一）技术演进方向/能量转换产生能量或转化能量。电池系统的/机械能储存，并在一ICT模组化为应对通信/互联网业务快速发展需要，电池系统由模组化的基础电池产品并/串联组成，电池产品模组化后，可以实现：电池系统的电压等级可依据TICTCAN现30标准化间成本。智能化1SOC数字化BMS管理系统信息化数据的基础上，提升采集/监控数据的处理能力，从而进一步的提升电/（品功能。Wifi轻量化管理能力，以及轻量化低成本的备电系统建设模式和运行模式。电池组的轻量化性能包含两方面内容，具体如下：70Wh/kg180Wh/kg5G安全防护在长期使用过程中由于充放电制度和环境因素使电池老化等均可能造成电池短路，其危险的直观表现有三种：设施。/短能力。处理，用水扑救是最理想的解决办法。如果火势较大，也可以使用ABC（二）技术架构组成稳压并联、集中管控等三类。其中集中管控类由于具备在线扩展性，参数；智能锂电系统的两种典型架构直流电源直流电源独立锂电池组直流母信负载独立锂电池组图3-1智慧锂电分布式架构图DC/DC（DC/DC模块，可以实现电压、电流等电气参数的整定与控制。1/直流电源通信线直流电源通信线主控模块独立锂电池组直流母信负载独立锂电池组图3-2智慧锂电集中式架构图集中式结构的智慧锂电系统内所有锂电池组通过网络（RS485/RS422/CAN总线）元的数据通信功能。SOC/SOH/与均衡；电池组的控制单元可独立完成SOC/SOH/放电运行参数调整，并可以三、适应5G网络的电池备电策略（一）备电架构技术演进方向5G越大，以传统铅酸电池来说，目前主流产品功率密度约为为适应云计算和大规模5G无线网络建设等新技术及业务的发5G5G标准化5G（准的电气接入、通信接入、管控功能置方案和运行策略为多类型复杂场景的应用模型和分等级建设的业5G资源池化5G30让备电容量依据网络需求和业务保障需要在不同供电系统之间流动，预制化随着5G全面部署，商业应用的变现对基础设施交付速度和质量提出了新的需求，要更好地支撑5G无线网络快速开通。通信行/接入机房和数据中心快速部署的要（随需快速安装，支撑现场业务灵活扩容。4.数字化备电架构需从两个方面实现数字化目标：1）建设数字化：2）运维数字化：借助AI与大数据技术，可分析、管理锂电的海量运行数据，对设备的历史运行状态进行分析，预测电池组的维护保养、模组更换、质量寿命周期，确保电池系统寿命期内可靠运行。数字化备电架构的终极目标是以最优化建维成本负担5G网络（二）各等级机房备电方案业务分级思路5GDC置，TCO业务分级及备电策略N多级备电方案一级业务配置了一路以上的交流电源，两路市电+一路油机或是一路市电+一路油机。51配置。20h。二级业务配置了一路以上的交流电源，一般是一路市电+一路油机。0.5120h。三级业务一般只有一路市电电源，无固定油机。电池后备时间：电池后备时间按照2~4小时配置。电池充电时间：电池充电时间按10h。4）四级业务备电方案四级业务一般只有一路市电电源，无固定油机。电池后备时间：根据实际情况电池后备时间按照0.5~2小时配置，或者不配置电池。电池充电时间：电池充电时间按10h。四、智慧锂电推进规划（一）实施规划为适应SDN、NFV5G阶段一：智慧锂电技术研究与混供模式推广广发展的重点。首先推动智慧锂电技术的研究，在运营商和