Телекомуникацискиот систем за складирање енергија од батерии (BESS) складира електрична енергија на мобилните кули, базните станици и оддалечените комуникациски локации, така што критичната мрежна опрема останува напојувана за време на прекини на мрежата, нестабилност на напонот или целосно исклучување- на мрежата. Системот вообичаено комбинира литиумски или оловни-киселински модули за батерии, систем за управување со батерии (BMS), дистрибуција на еднонасочна енергија, заштитни куќишта, термичко управување и софтвер за далечинско следење - сите конструирани околуETSI EN 300 132-2стандард за −48 V DC телекомуникациски интерфејси за напојување.
За телекомуникациските оператори, достапноста на мрежата не е нејасна цел - тоа е договорна обврска. Еден прекин на кулата може да ги наруши договорите за-ниво на услугата, да ги наруши комуникациите за итни случаи и да принуди скапи теренски ролни камиони. Целта на телеком BESS е да се елиминира непланираното застој преку обезбедување на непосредна, автоматска резервна моќност и, во хибридни конфигурации, да се намали времето на работа на дизел генераторите и да се интегрираат обновливите извори на енергија.
Што всушност прави телеком системот за складирање енергија од батерии?
На најосновно ниво, телеком BESS се наоѓа помеѓу DC магистралата за напојување на локацијата и неговите критични - радија, опрема за пренос, рутери, вентилатори за ладење и уреди за следење. Кога излезот на исправувачот опаѓа затоа што мрежата откажува или генераторот заглавува, банката на батериите ја презема во рок од милисекунди. Нема рачно префрлување и нема прекин на RF сигналот.
Но, модерното складирање на телекомуникациската енергија оди подалеку од едноставната резервна копија. Во зависност од архитектурата на локацијата, BESS може исто така да го стабилизира напонот за време на кафеави-исклучувања и кратки флуктуации на мрежата, да складира сончева енергија во текот на денот за празнење преку ноќ на исклучени-мрежни столбови, да ја намали максималната побарувачка на малите мрежни врски, да го ограничи времето на работа на генераторот за да ги намали трошоците за гориво и циклусите на одржување на -. - што овозможува предвидливо одржување на стотици или илјадници дистрибуирани локации.
Овие системи се распоредени на макро-клеточни кули, мали ќелии на покривот, рурални базни станици за трансивери, засолништа за рабови за податоци, исклучени-мрежни комуникациски центри и обновливи-хибридни телекомуникациски локации. Заедничката нишка е дека на секоја локација му треба непрекинато −48 V DC напојување, а батерискиот систем е последната линија на одбрана кога сите други извори откажуваат.
Основни компоненти на телеком BESS
Модули за батерии
Банката за батерии ја складира енергијата што ја одржува опремата да работи за време на прекини. Повеќето нови телекомуникациски распоредувања сега ги специфицираат ќелиите со литиум железо фосфат (LiFePO4) поради нивната висока густина на енергија, долг животен век (обично 3.000-6.000 циклуси на 80% длабочина на празнење), термичка стабилност и минимално одржување. Оловните-киселински VRLA батерии остануваат во употреба на многу стари локации, но се повеќе се заменуваат каде што просторот, тежината или пристапот за одржување е ограничен. За подлабоко погледнете колку е различноСпоредете ги типовите на батерии за складирање енергија, земете ги во предвид размените-помеѓу хемијата, циклусот на траење и вкупните трошоци за сопственост.
BMS го следи напонот, струјата, температурата, состојбата на полнење (SoC) и здравствената состојба (SoH) на секоја ќелија. Наметнува заштитни ограничувања за преполнување, длабоко празнење, прекумерна струја и термичко бегство. Во телекомуникациските апликации, BMS обично комуницира преку SNMP, Modbus или CAN магистрала, така што контролорот на локацијата и системот за управување со мрежата на операторот можат далечински да го читаат статусот на батеријата. Добро-конфигуриран BMS исто така ги евидентира историските податоци - циклуси на полнење/празнење, врвни температури, избледување на капацитетот - што го поттикнува распоредот за одржување и планирањето за замена.
Конверзија на енергија и дистрибуција на еднонасочна струја
Телеком-страниците се стандардизираат на -48 V DC (позитивен терен) како што е дефинирано во ETSI EN 300 132-2, со нормален работен опсег од -40,5 V до -57,0 V. BESS мора да се интегрира чисто со постоечките исправувачи, панели за дистрибуција на еднонасочна струја и - на хибридни полначи на локации {{6}C конвертори со соларни уреди {{6}C. Компатибилноста е важна: неусогласените напонски поставени-точки, погрешна струја-ограничување или недостаток на обратна-поларитетна заштита може да предизвика оштетување на опремата или небезбедно полнење на батеријата. Разбирањеосновните компоненти на BESS и како тие комуницираатпомага да се спречат неуспеси во интеграцијата.
Куќиште и термички менаџмент
Надворешните телекомуникациски кабинети мора да издржат екстремни температури, влажност, прашина, солена магла, а во некои региони и песок и инсекти. Оценката за IP на куќиштето (обично IP55 или повисока), дизајнот за вентилација или активно ладење и материјалите отпорни на корозија- директно влијаат на траењето на батеријата. Клетките LiFePO4 најдобро функционираат помеѓу 15 и 35 степени; работењето надвор од овој прозорец го забрзува бледнеењето на капацитетот. Локациите во топла клима често бараат присилно-воздушно или ладење-засновано на компресор во внатрешноста на кабинетот, додека на локациите на ладна{10}}клима може да им требаат грејни елементи за да се спречи оштетување на ниска{11}}температура. За операторите кои ги оценуваат системите базирани на кабинет-,надворешен кабинет опции BESSнудат претходно-инженерско термичко управување и атмосферска изолација.
Далечинско следење и комуникација
Дистрибуирана телеком мрежа може да вклучува илјадници-страници напојувани од батерии. Рачната проверка е непрактична. Далечинскиот мониторинг - доставен преку сопствената мрежа на операторот или посветен канал за управување - им овозможува на оперативните тимови да ги следат SoC, SoH, нерамнотежата на ќелиите, температурата на околината, статусот на вратата и алармите за дефекти во скоро реално-време. НаСтандард ITU-T L.1397дефинира интерфејси за следење и контрола за телеком батериските системи, вклучувајќи архитектури за интегрирани батериски единици (IBU) и интегрирани батериски системи (IBS) кои комуницираат преку CAN магистрала со надворешни апликации за управување.
Зошто достапноста на мрежата зависи од системот на батеријата
Телекомуникациските оператори го мерат квалитетот на мрежата во проценти во функција. Достапноста на-оценката на операторот - често изразена како „пет деветки“ или 99,999 % - дозволува помалку од 5,3 минути непланирано време на застој годишно. Постигнувањето на таа цел на секоја локација во голема мрежа е невозможно без сигурна, брза-преклопна резервна моќност.
Кога мрежното напојување ќе прекине, последиците брзо се качуваат. Услугите за глас и податоци паѓаат. Итните повици не може да се завршат. Застојот на мрежата се прелева на соседните ќелии. Приходите се губат од минута во минута, а може да следат и регулаторни казни. За локациите во слаба-мрежа или исклучена-мрежа области - вообичаени низ Африка, Јужна Азија и делови од Латинска Америка - проблемот е хроничен наместо исклучителен. СпоредGSMA, трошоците за енергија сочинуваат 20 % до 40 % од оперативните трошоци на мрежата за мобилните оператори на пазарите во развој, а несигурната моќност е водечка бариера за проширување на мрежата во руралните области.
Телеком BESS со соодветна големина се справува со овие ризици на неколку начини. Обезбедува непосредно резервно префрлување - обично под 10 ms - така што товарите никогаш не гледаат прекин. Ја проширува автономијата од минути на часови, давајќи им време на теренските тимови да испратат генератор или да чекаат за обновување на мрежата. Го стабилизира напонот за време на флуктуации на мрежата, заштитувајќи ја чувствителната радио и опрема за пренос од оштетување. И преку далечинско следење, му дава рано предупредување на оперативниот центар за деградација на капацитетот, овозможувајќи превентивна замена на батеријата пред да дојде до прекин.
Литиум наспроти олово-Киселински батерии за резервна моќност на Телеком
Преминот од оловна-киселина кон литиум во резервната телекомуникациска копија е добро во тек, поттикнат од ограничувањата на просторот на покривите и локациите поставени на столб-, потребата за пониско одржување на оддалечените локации и падот на цените на литиумските ќелии. Сепак, оловната-киселина не е застарена - таа останува разумен избор за одредени апликации. Табелата подолу ги сумира клучните разлики.
| Фактор | Систем за батерии LiFePO4 | Оловен-Систем за киселина VRLA |
|---|---|---|
| Густина на енергија | Приближно 3–4× поголем по волумен; значително помал отпечаток за еднаков капацитет | Пониска густина; потребни се поголеми кабинети или повеќе подна површина |
| Употреблив капацитет (DoD) | Типична длабочина на испуштање од 80–90%. | 50 % DoD се препорачува да се зачува животниот век на циклусот |
| Циклус живот | 3.000-6.000 циклуси на 80 % DoD (зависни од хемијата и температурата) | 300–500 циклуси на 50 % DoD за стандардна VRLA |
| Брзина на полнење | Може да прифати стапки на полнење од 0,5 C–1 C; целосно полнење за 1-2 часа | Типично ограничено на 0,1 C–0,2 C; целосно полнење за 8–12 часа |
| Одржување | Без наводнување, без полнење за изедначување, минимални рутински проверки | Периодично тестирање на импеданса, чистење на терминалите и (за поплавени типови) полнење вода |
| Тежина | 60–70 % полесни за еквивалентна употреблива енергија | Потешки; може да бара структурно засилување на местата на покривот |
| Работен век | 10-15 години под управувани услови | 3–5 години за VRLA во средини со висока-температура |
| Однапред трошок | Повисока почетна куповна цена | Пониска почетна цена за kWh |
| Вкупни трошоци за сопственост | Често пониски во текот на 10 години поради помалку замени, помалку одржување и пониски трошоци за посета- | Може да биде повисоко со текот на времето кога се вклучени циклусите на замена, трудот за одржување и ризикот за застој |
| BMS и мониторинг | Интегриран BMS со мониторинг на ниво на ќелија- и стандард за далечинска комуникација | Основно следење на напонот; напреден BMS достапен, но не секогаш вклучен |
| Температурна чувствителност | Добро функционира во опсег од 15–35 степени; бара термичко управување надвор од овој опсег | Капацитетот значително се намалува над 25 степени; секој пораст од 10 степени го преполови очекуваниот животен век |
Кога оловната-киселина сè уште има смисла:резервна копија со кратко{0}}траење на-добро одржувани, климатски-контролирани локации во затворен простор каде буџетот е примарно ограничување и батеријата ќе се циклира ретко.Кога литиумот е посилен избор:простор-ограничени локации поставени на покрив или столб-, оддалечени локации со тежок пристап за одржување, слаба-мрежа или исклучена-мрежа локации со често возење велосипед и секое распоредување каде што операторот планира да ја задржи локацијата 10 или повеќе години.
Како да ја зголемите големината на системот за складирање на енергија од батеријата на Телеком
Премалите батерии предизвикуваат прекини. Преголемите батерии трошат отпад. Правилната големина започнува со вистинскиот профил на оптоварување на страницата и потребната автономија, а не со генеричко правило.
Чекор 1: Измерете го критичното оптоварување
Идентификувајте го секој дел од опремата што мора да остане напојуван за време на прекинот - радија, единици за базна лента, преносни врски, рутери, вентилатори за ладење, светла за опструкција и хардвер за следење. Сумирајте ја нивната моќност при шпицот на сообраќајот, а не само просечната потрошувачка. Типична локација за макро ќелии црпи 2-6 kW во зависност од технологијата (2G/3G/4G/5G) и бројот на сектори. 5Г-локациите со масивни MIMO антени можат да привлечат значително повеќе.
Чекор 2: Дефинирајте ја потребната автономија
Времетраењето на резервната копија зависи од ризикот на локацијата. На урбаните локации со сигурна мрежа и брз одговор на поправка може да им требаат 2–4 часа. На слабата{4}}мрежна рурална локација може да им требаат 8-12 часа за да ги покријат прекините во текот на ноќта или викендите. На исклучените-сончеви-мрежни{9}}хибридни локации можеби ќе им требаат 16-24 часа автономија на батеријата за да се премостат периодите на ниска-сончева светлина и доцнењата во стартувањето на генераторот. Овие барања треба да се дефинираат со целите на достапноста на операторот и времето на одговор на одржување, а не да се претпоставуваат.
Чекор 3: Применете ја формулата за големина
Практичниот пристап за одредување големина ја користи оваа врска:
Потребен капацитет на батеријата (kWh)=Критично оптоварување (kW) × Автономија (часови) ÷ Употребливи DoD ÷ Ефикасност на системот ÷ Фактор за намалување на температурата ÷ Маргина на стареење
На пример, рурална локација со критично оптоварување од 3 kW која бара 8 часа автономија со користење на LiFePO4 батерии со 85 % DoD, 95 % ефикасност на системот, 0,95 намалување на температурата и 0,85 маргина на стареење во текот на работниот век на батеријата би требало приближно 3 × 8 ÷ 0, ÷ 0, ÷ 5, ÷ 9 × 8 0,89 ÷ 0,85 × 8 ÷ . 0,85 ≈ 39,2 kWh инсталиран капацитет на батеријата. Заокружувањето на достапните големини на модулите и овозможувањето иден раст на оптоварувањето (на пр., дополнителни радио носачи или надградба на 5G) е стандардна практика.
Чекор 4: Поврзете ги условите на системот со локацијата
Надвор од капацитетот, системот мора да одговара на физичките и еколошките ограничувања на локацијата.
| Тип на локација | Клучни приоритети за дизајн | Типична автономија |
|---|---|---|
| Урбана макро кула (мрежа-поврзана) | Компактен отпечаток, брзо полнење, интеграција со постоечкиот -48 V исправувачки систем | 2-4 часа |
| Приградска / слаба-мрежна локација | Способност за често возење велосипед, стабилизација на напон, далечинско следење | 4-8 часа |
| Рурална надвор-мрежна кула (соларна-хибридна) | Висок употреблив капацитет, компатибилност на контролорот за соларно полнење, координација на генераторот, проширена автономија | 12-24 часа |
| Мала ќелија на покривот / 5G јазол | Минимална големина и тежина, лесна инсталација, интегриран BMS | 1-4 часа |
| Сајт за-обновување / мобилна локација од катастрофа | Пренослив дизајн, брзо распоредување, самостојна работа | 4-12 часа |
За оператори кои истражуваат контејнеризирани или мобилни конфигурации за брзо распоредување,контејнеризирани раствори на BESSможе претходно- да се интегрира и да се испорача подготвен за поврзување.
Распоредување Работен тек за Телеком BESS проекти
Успешното распоредување бара повеќе од купување батерии. Следниот работен тек ги опфаќа критичните фази од истражување на локацијата до оперативно предавање.
Проценка на локацијата
Истражете ја постоечката енергетска инфраструктура на локацијата: модел и капацитет на исправувачот, конфигурација на дистрибутивната табла со еднонасочна струја, систем за заземјување, расположлив простор за кабинет или засолниште, ограничувања на структурата на оптоварување (особено за места на покривот), опсег на температурата на околината, вентилација и услови на пристапниот пат за испорака на опремата. Документирајте го постојниот тип на батерија, старост и состојба доколку заменувате оловна-киселинска банка.
Системски дизајн и планирање за интеграција
Дизајнирајте го BESS за да се интегрира со −48 V DC магистралата на локацијата. Потврдете ја компатибилноста со исправувачот - потврдете дали пловечките точки и поставените напонски напон{3}}точки на исправувачот се совпаѓаат со профилот за полнење на литиумската батерија или инсталирајте посебен литиум-компатибилен полнач. Планирајте насочување на кабли, големина на прекинувачот (оценето на не повеќе од 80 % од континуираното оптоварување) и поврзување со жици помеѓу BMS и контролерот на локацијата. Ако локацијата вклучува соларни панели или дизел генератор, мапирајте го протокот на енергија и логиката на контрола пред набавката.
Инсталација и заштита
Инсталирајте го кабинетот за батерии на рамна површина со соодветен простор за вентилација. Поврзете ги DC каблите за напојување со правилни спецификации за поларитет и вртежен момент. Проверете го континуитетот на заземјувањето. Инсталирајте заштита од пренапони. Потврдете дека рејтингот на IP на куќиштето се совпаѓа со околината на локацијата - на отворени локации во крајбрежните региони, на пример, потребен е хардвер отпорен на сол-магла-.
Тестирање и пуштање во употреба
Пред да ја прогласите локацијата за оперативна, тестирајте го времето на префрлување на резервна копија (цел: под 10 ms), циклуси на целосно празнење и полнење, прагови за аларм BMS, далечинско комуникациско поврзување до мрежниот оперативен центар, координација за стартување на генераторот (ако е применливо) и рачно исклучување во итни случаи. Запишете ги основните податоци за перформансите за идна споредба.
Тековно следење и одржување
По пуштањето во работа, интегрирајте ја страницата во централизираната платформа за следење на операторот. Следете SoC, SoH, рамнотежа на напонски нивоа на ќелии-, температурни трендови и историја на аларми. Користете ги овие податоци за да закажете превентивно одржување - за чистење на филтрите за вентилација, проверка на завршетоците на каблите, потврдување на ажурирањата на фирмверот - и за предвидување на времето за замена на батеријата врз основа на бледнеењето на реалниот капацитет наместо само на календарската возраст.
Исклучени-Мрежа и обновливи-Апликации за хибриден телеком BESS
На исклучените-мрежни телекомуникациски локации, батеријата не е само резервна копија - таа е примарниот енергетски тампон во системот што обично комбинира соларни панели, банка за батерии и генератор на дизел или пропан. Во текот на дневните часови, сончевата генерација ги полни батериите и директно го напојува товарот. По зајдисонце, батеријата ја снабдува локацијата додека нејзиниот SoC не достигне низок праг, во тој момент генераторот автоматски се вклучува.
Економскиот случај за соларни-хибридни конфигурации е најсилен таму каде што испораката на дизел е скапа или несигурна. GSMA објави дека транзицијата кон енергетски-ефикасни алтернативни извори на енергија - вклучувајќи обновливи-хибридни системи со напредни батерии - можезаштедете на телекомуникацискиот сектор 13–14 милијарди американски долари годишно. Во пракса,-добро дизајнираната соларна-батерија-хибрид на генератор може да го намали времето на работа на генераторот за 50-70%, истовремено намалувајќи ги трошоците за гориво, одржувањето на моторот и емисиите на јаглерод.
За овие апликации, BESS мора да поддржува длабоко возење велосипед (дневно полнење-празнење), широко температурно работење и интелигентна координација со контролорите за соларно полнење и логиката за автоматско{{1} стартување на генераторот. Модуларните дизајни кои овозможуваат проширување на капацитетот како што расте оптоварувањето - на пример, кога се додаваат дополнителни радио носачи - ја намалуваат потребата за целосна замена на системот. Операторите можат да истражувааткако функционираат системите за складирање на сончевата енергијаза подетален поглед на хибридната интеграција.
Најчесто поставувани прашања
П: Како го пресметувате потребниот капацитет на батеријата за телеком страница?
О: Започнете со критичното оптоварување на локацијата во киловати, помножете се со потребната автономија во часови, а потоа поделете со корисна длабочина на празнење, ефикасност на системот, намалување на температурата и маргина на стареење. За детален преглед, погледнете го делот за големината погоре. Клучот е секој влез да се заснова на измерени податоци за локацијата, а не на генерички претпоставки.
П: Која резервна автономија е типична за далечински телеком-страници?
О: Поврзаните локации на урбаната мрежа-обично одредуваат 2-4 часа. На слабите-решетки рурални локации можеби ќе им требаат 8-12 часа. Исклучените-соларни-хибридни локации често бараат 16-24 часа автономија за покривање на празнење преку ноќ и периоди на ниско соларно генерирање. Точната вредност зависи од доверливоста на мрежата, достапноста на генераторот и обврските на ниво на услуга{13}}на операторот.
П: Дали литиумот вреди повисоките трошоци за резервна копија на Телеком?
О: Во повеќето случаи, да - особено за локациите што често се движат, имаат ограничен простор, бараат слабо одржување или ќе бидат во употреба 10 години или повеќе. Повисоката куповна цена обично се компензира со подолг работен век, помалку замени, пониски трошоци за одржување и помала големина на кабинетот. Оловната-киселина може да остане исплатлива-за кратко-резервно-траење на затворени локации, контролирани со клима-со ретко возење велосипед.
П: Што треба да проверат операторите пред да ги заменат оловните-киселински батерии со литиум?
О: Потврдете дека постојниот исправувачки систем може да го поддржи профилот на напон на полнење на литиумската батерија. Ќелиите LiFePO4 имаат различна крива на полнење од VRLA, а некои постари исправувачи можеби не се компатибилни без ажурирање на фирмверот или наменски модул за полнач со литиум. Исто така, потврдете дека протоколот за комуникација BMS (SNMP, Modbus, CAN магистрала) е компатибилен со контролорот на локацијата и дека постојните прекинувачи за еднонасочна струја се оценети за струјата на дефект на новата банка за батерии.
П: Може ли Telecom BESS да се интегрира со соларни панели и генератори?
О: Да. Хибридните системи за соларни-батерии-генератори се сè постандардни за исклучени-мрежни и слаби-мрежни телекомуникациски локации. BESS ја складира сончевата енергија во текот на денот, го снабдува оптоварувањето ноќе и се координира со логиката за автоматско- стартување на генераторот за да ја одржува енергијата за време на подолги периоди на слаба- сончева светлина. Правилната интеграција бара усогласување на излезот на контролерот за полнење на сончевата енергија со параметрите за полнење на батеријата и програмирање на праговите за почеток/стоп на генераторот врз основа на SoC на батеријата.
П: Кои индустриски стандарди се применуваат за резервните електроенергетски системи на Телеком?
О: Клучните стандарди вклучуваат ETSI EN 300 132-2 (-интерфејс за напојување од 48 V за ИКТ опрема), серијата ITU-T L.1200 (напојување со еднонасочна струја за телеком), ITU-T L.1397 (интерфејс за следење и контрола за батериски системи) и NEBS (мрежна опрема за регенерација и заштита на животната средина{6}. Безбедноста на батериите може да потпадне и под IEC 62619 (безбедносни барања за секундарни литиумски ќелии во индустриски апликации) и UL 1973 (батерии за стационарни апликации).
Заклучок
Телекомуникацискиот систем за складирање енергија од батеријата не е само резервна копија - тој е основата на достапноста на мрежата. Секој отфрлен повик, неуспешна сесија за податоци и пропуштен итен пренос за време на прекин на електричната енергија претставува директен трошок за операторот и заедниците кои зависат од поврзувањето.
Изборот на вистинскиот систем значи усогласување на хемијата на батеријата, капацитетот, термичкиот менаџмент и мониторингот со специфичното оптоварување на секоја локација, барањата за автономија, еколошките услови и долгорочната-оперативна стратегија. Формулата за големина, табела за одлуки за типови на локација- и проверките за интеграција опишани во ова упатство обезбедуваат практична почетна точка за телекомуникациските оператори, тимовите за набавки и проектните инженери кои го оценуваат нивното следно распоредување на BESS.
Пред да наведете систем, измерете ги оптоварувањата на вашата локација, дефинирајте ги целите на вашата автономија, проценете ги ограничувањата за животната средина и пресметајте ги вкупните трошоци на сопственост во текот на целосниот очекуван работен век. Со правилен дизајн, телеком BESS го намалува времето на прекин, ги намалува оперативните трошоци и ја поддржува достапноста на мрежата што ја бараат претплатниците и регулаторите.