一種基于激活式電池和風光互補供電系統的通信基站備用電源系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種基于激活式電池和風光互補供電系統的通信基站備用電源系統，包括光電單元、風電單元、DC/DC轉換器、AC/DC轉換器、MCU單元、充電電池單元、激活式電池單元、DC/AC轉換器及通信基站，光電單元通過DC/DC轉換器與MCU單元相連，風電單元通過AC/DC轉換器與MCU單元相連，MCU單元與充電電池單元、激活式電池單元分別相連，充電電池單元與激活式電池單元相連，MCU單元通過DC/AC轉換器與通信基站的交流電輸入端相連，MCU單元與通信基站的直流電輸入端相連；本發明同現有技術相比，可確保通信基站持續穩定的運行，且能源利用率高、污染小、溫度范圍寬、壽命長、免維護、噪音小、節約成本。
【專利說明】
一種基于激活式電池和風光互補供電系統的通信基站備用電源系統
[技術領域]
[0001]本發明涉及通信基站備用電源系統技術領域，具體地說是一種基于激活式電池和風光互補供電系統的通信基站備用電源系統。
[【背景技術】]
[0002]通信基站主要采用市電供電，然而在市電供應不足或遠離電網的偏遠地區(比如海島、山區等)等情況下，為保證通信基站的持續運行，一般采用鉛酸蓄電池發電或內燃機發電。鉛酸電池的優點在于安全、成本相對較低，缺點是體積大、質量重、可造成環境污染、備用時間不足、對環境要求苛刻，多數基站需配空調；內燃機作為備用電源發電，需要有人實時值守、有噪音污染、有廢氣污染等。
[0003]如果僅僅使用新能源發電(例如風力發電、太陽能發電等)，由于需要利用自然規律的特點，因此受到客觀影響很大。因此，為了滿足通信基站長時間持續穩定的使用，需要采用多種能源相結合的優勢來實施。
[0004]首先要了解通信電源系統在系統容量和應用場景不同情況下的分類，一般分為多機架大系統電源、單機架基站電源、嵌入式電源和壁掛式電源燈。其中，多機架大系統電源容量大，電流高(1000A以上)，由多個交流配電屏、整流器機架、直流配電屏并聯組成，主要用于中心機房等集中供電環境，并占空間較大。單機架基站電源隨著分布式供電系統的發展和應用，以最合適容量、相對經濟空間，應用最廣泛。嵌入式電源和壁掛式電源容量和體積都很小，為一般性的配套設備。
[0005]對于風光互補供電系統的設計，主要可以參照以下兩種方法確認功率:第一是功率匹配法，即在不同輻射和風速下對應的光伏陣列的功率和風機功率之和大于負載功率；第二是能量匹配法，即在不同輻射和風速下對應的光伏陣列的放電量和風機的發電量之和不低于負載的耗電量。
[0006]專利CN102142793A采用太陽能和風能互補發電為通信基站供電，當風光電不滿足需求時啟動蓄電池，該系統只采用風、光電作為備用電源無法滿足在惡劣環境下的使用;專利CN102437606提出一種綜合利用風電、光電和柴油發電機發電的供電系統，在風光電不滿足需求時啟動發電機機，該系統依舊無法避免污染和噪音的影響，而且必須有人值守;專利CN104681829A和CN103078362B采用燃料電池及儲能用蓄電池做備用電源，替代鉛酸電池或電機后備電源，該系統氫氣不安全，且初始成本投入較高；專利CN105515498A采用風光能源、磷酸鐵鋰電池、鉛酸或膠體電池聯用依次為通信基站供電，該系統在一定程度上避免了單獨使用鉛酸時的缺點，但以風光能源為第一使用能源，供能效果欠佳，且磷酸鐵鋰對環境要求較高，高倍率放電性能欠佳;專利CN205081560U采用不間斷電源(UPS)與鐵鋰電池并聯作為通信基站的備用電源，該系統中UPS無法長時間應用，而鐵鋰電池又環境要求較高。
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【發明內容】
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[0007]本發明的目的就是要解決上述的不足而提供一種基于激活式電池和風光互補供電系統的通信基站備用電源系統，能夠保證在市電供電滿足不了需求的情況下開啟，以確保通信基站持續穩定的運行，且能源利用率高、污染小、溫度范圍寬、壽命長、免維護、噪音小、節約成本。
[0008]為實現上述目的設計一種基于激活式電池和風光互補供電系統的通信基站備用電源系統，包括光電單元5、風電單元7、DC/DC轉換器6、AC/DC轉換器8、MCU單元2、充電電池單元4、激活式電池單元3、DC/AC轉換器9及通信基站1，所述光電單元5通過DC/DC轉換器6與MCU單元2相連，所述風電單元7通過AC/DC轉換器8與MCU單元2相連，所述MCU單元2與充電電池單元4、激活式電池單元3分別相連，所述充電電池單元4與激活式電池單元3相連，所述MCU單元2通過DC/AC轉換器9與通信基站I的交流電輸入端相連，所述MCU單元2與通信基站I的直流電輸入端相連;所述光電單元5在光照條件好的情況下得到的直流電通過DC/DC轉換器6和MCU單元2為充電電池單元4充電；所述風電單元7在風速較佳的條件下得到的交流電通過AC/DC轉換器8和MCU單元2為充電電池單元4充電；所述光電單元5、風電單元7在光照和風速都較佳的條件下共同為充電電池單元4充電;所述MCU單元2檢測到市電供應不足時，自動開啟充電電池單元4為通信基站I供電；所述充電電池單元4發出的直流電直接通過通信基站I的直流電輸入端為通信基站I中直流電氣供電，所述充電電池單元4發出的直流電經過DC/AC轉換器9為交流電通過通信基站I的交流電輸入端為通信基站I中的交流電氣供電；同時，所述MCU單元2控制充電電池單元4啟動激活式電池單元3，使激活式電池單元3為通信基站I供電；所述激活式電池單元3為通信基站I供電時，MCU單元2控制充電電池單元4停止為通信基站I供電。
[0009]作為優選，所述充電電池單元4為鈦酸鋰電池、三元電池、鋰聚合物電池、鋰離子電容器、鋰硫電池中任一種可提供短時高倍率、可重復充放電的電化學儲能裝置。
[0010]作為優選，所述激活式電池單元3為金屬/空氣電池、水激活鎂電池、鋅/氧化銀電池、常溫鋰負極貯備電池、熱電池、鋰水電池、液流電池中的任一種。
[0011 ] 進一步地，所述金屬/空氣電池為鋅/空氣電池、鋁/空氣電池、鎂/空氣電池、鋰/空氣電池、鈣/空氣電池、鐵/空氣電池中的任一種。
[OO12 ]進一步地，所述水激活鎂電池為鎂/氯化銀電池、鎂/氯化鉛電池、鎂/氯化亞銅電池、鎂/碘化亞銅電池、鎂/硫氰酸亞銅電池、鎂/ 二氧化錳電池中的任一種。
[0013]進一步地，所述常溫鋰負極貯備電池為鋰/五氧化二釩電池、鋰/亞硫酰氯電池、鋰/ 二氧化硫電池、鋰/氧化鈷鋰電池中的任一種。
[0014]進一步地，所述熱電池為鋰/硫化鐵電池、鋰/ 二硫化鈷電池中的任一種。
[0015]進一步地，所述液流電池為鋅/溴電池、全釩電池中的任一種。
[0016]作為優選，所述激活式電池單元3的發電方式包括開啟電動閥使電解液進入激活式電池以及開啟激活式電池內的激發裝置。
[0017]作為優選，所述充電電池單元4開啟激活式電池單元3也包括給激活式電池單元3供電，以提高電極活化態，用于電極長時間未用而導致表面氧化。
[0018]本發明同現有技術相比，具有如下有益效果:該風光互補供電系統配合激活式電池的通信基站備用電源系統，能夠保證在市電供電滿足不了需求的情況下開啟，以確保通信基站持續穩定的運行;此外，本發明所述的系統具有能源利用率高、污染小、溫度范圍寬、壽命長、免維護、噪音小、節約成本等優點，進一步減少了備用電源系統的質量和體積，能夠自動運行、可無人看守，值得推廣應用。
[【附圖說明】]
[0019]圖1是本發明的結構示意圖；
[0020]圖中:1、通信基站2、M⑶單元3、激活式電池單元4、充電電池單元5、光電單元
6、DC/DC轉換器7、風電單元8、AC/DC轉換器9、DC/AC轉換器。
[【具體實施方式】]
[0021]下面結合附圖對本發明作以下進一步說明:
[0022 ] 如附圖1所示，本發明包括:光電單元5、風電單元7、DC/DC轉換器6、AC/DC轉換器8、M⑶單元2、充電電池單元4、激活式電池單元3、DC/AC轉換器9等部件;光電單元5通過DC/DC轉換器6與M⑶單元2相連，風力單元7通過AC/DC轉換器8與M⑶單元2相連;M⑶單元2與充電電池單元4和激活式電池單元3分別相連，充電電池單元4與激活式電池單元3相連，MCU單元2通過DC/AC轉換器9與通信基站I的交流電輸入端相連，M⑶單元2與通信基站I的直流電輸入端相連；
[0023]在光照條件好的情況下，光電單元5得到的直流電通過DC/DC轉換器6和M⑶單元2為充電電池單元4充電；在風速較佳的條件下，風電單元7得到的交流電通過AC/DC轉換器8和MCU單元2為充電電池單元4充電;在光照和風速都較佳的條件下，光電單元5和風電單元7共同為充電電池單元4充電；
[0024I當MCU單元2檢測到市電供應不足時，自動開啟充電電池單元4為通信基站I供電；充電電池單元4發出的直流電直接通過通信基站I的直流電輸入端為通信基站I中直流電氣供電，充電電池單元4發出的直流電經過DC/AC轉換器9為交流電通過通信基站I的交流電輸入端為通信基站I中的交流電氣供電；同時，MCU單元2控制充電電池單元4啟動激活式電池單元3，使激活式電池單元3發電，為通信基站I供電；當激活式電池單元3為通信基站I供電時，MCU單元2控制充電電池單元4停止為通信基站I供電。
[0025]本發明中，充電電池單元4包括鈦酸鋰電池、三元電池、鋰聚合物電池、鋰離子電容器、鋰硫電池等可提供短時高倍率、可重復充放電的電化學儲能裝置。激活式電池單元3包括金屬/空氣電池，水激活鎂電池、鋅/氧化銀電池、常溫鋰負極貯備電池、熱電池、鋰水電池、液流電池等;其中，金屬/空氣電池包括鋅/空氣電池、鋁/空氣電池、鎂/空氣電池、鋰/空氣電池、鈣/空氣電池、鐵/空氣電池等;水激活鎂電池包括鎂/氯化銀電池、鎂/氯化鉛電池、鎂/氯化亞銅電池、鎂/碘化亞銅電池、鎂/硫氰酸亞銅電池、鎂/ 二氧化錳電池等；常溫鋰負極貯備電池包括鋰/五氧化二釩電池、鋰/亞硫酰氯電池、鋰/ 二氧化硫電池、鋰/氧化鈷鋰電池等;熱電池包括鋰/硫化鐵電池、鋰/ 二硫化鈷電池等;液流電池包括鋅/溴電池、全釩電池等。啟動激活式電池單元3發電方式包括開啟電動閥使電解液進入激發式電池、開啟激發式電池內的激發裝置等;充電電池單元4開啟激活式電池單元3也包括給激活式電池單元3供電以提高電極活化態，主要是用于電極長時間未用而導致表面氧化等情況。
[0026]本發明并不受上述實施方式的限制，其他的任何未背離本發明的精神實質與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡化，均應為等效的置換方式，都包含在本發明的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于激活式電池和風光互補供電系統的通信基站備用電源系統，包括光電單元(5)、風電單元(7)、0(:/1)(:轉換器(6)^(:/0(:轉換器(8)、10]單元(2)、充電電池單元(4)、激活式電池單元(3)、DC/AC轉換器(9)及通信基站(1)，其特征在于:所述光電單元(5)通過DC/DC轉換器(6)與MOT單元⑵相連，所述風電單元(7)通過AC/DC轉換器(8)與mj單元⑵相連，所述M⑶單元(2)與充電電池單元(4)、激活式電池單元(3)分別相連，所述充電電池單元(4)與激活式電池單元(3)相連，所述MCU單元(2)通過DC/AC轉換器(9)與通信基站(I)的交流電輸入端相連，所述MCU單元(2)與通信基站(I)的直流電輸入端相連； 所述光電單元(5)在光照條件好的情況下得到的直流電通過DC/DC轉換器(6)和MCU單元(2)為充電電池單元(4)充電； 所述風電單元(7)在風速較佳的條件下得到的交流電通過AC/DC轉換器(8)和MCU單元(2)為充電電池單元(4)充電； 所述光電單元(5)、風電單元(7)在光照和風速都較佳的條件下共同為充電電池單元(4)充電；所述MCU單元(2)檢測到市電供應不足時，自動開啟充電電池單元(4)為通信基站(I)供電;所述充電電池單元(4)發出的直流電直接通過通信基站(I)的直流電輸入端為通信基站(I)中直流電氣供電，所述充電電池單元(4)發出的直流電經過DC/AC轉換器(9)為交流電通過通信基站(I)的交流電輸入端為通信基站(I)中的交流電氣供電；同時，所述MCU單元(2)控制充電電池單元(4)啟動激活式電池單元(3)，使激活式電池單元(3)為通信基站(I)供電;所述激活式電池單元(3)為通信基站(I)供電時，MCU單元(2)控制充電電池單元(4)停止為通信基站(I)供電。2.如權利要求1所述的通信基站備用電源系統，其特征在于:所述充電電池單元(4)為鈦酸鋰電池、三元電池、鋰聚合物電池、鋰離子電容器、鋰硫電池中任一種可提供短時高倍率、可重復充放電的電化學儲能裝置。3.如權利要求2所述的通信基站備用電源系統，其特征在于:所述激活式電池單元(3)為金屬/空氣電池、水激活鎂電池、鋅/氧化銀電池、常溫鋰負極貯備電池、熱電池、鋰水電池、液流電池中的任一種。4.如權利要求3所述的通信基站備用電源系統，其特征在于:所述金屬/空氣電池為鋅/空氣電池、鋁/空氣電池、鎂/空氣電池、鋰/空氣電池、鈣/空氣電池、鐵/空氣電池中的任一種。5.如權利要求3所述的通信基站備用電源系統，其特征在于:所述水激活鎂電池為鎂/氯化銀電池、鎂/氯化鉛電池、鎂/氯化亞銅電池、鎂/碘化亞銅電池、鎂/硫氰酸亞銅電池、鎂/ 二氧化錳電池中的任一種。6.如權利要求3所述的通信基站備用電源系統，其特征在于:所述常溫鋰負極貯備電池為鋰/五氧化二釩電池、鋰/亞硫酰氯電池、鋰/ 二氧化硫電池、鋰/氧化鈷鋰電池中的任一種。7.如權利要求3所述的通信基站備用電源系統，其特征在于:所述熱電池為鋰/硫化鐵電池、鋰/ 二硫化鈷電池中的任一種。8.如權利要求3所述的通信基站備用電源系統，其特征在于:所述液流電池為鋅/溴電池、全釩電池中的任一種。9.如權利要求1至8中任一項所述的通信基站備用電源系統，其特征在于:所述激活式電池單元(3)的發電方式包括開啟電動閥使電解液進入激活式電池以及開啟激活式電池內的激發裝置。10.如權利要求9所述的通信基站備用電源系統，其特征在于:所述充電電池單元(4)開啟激活式電池單元(3)也包括給激活式電池單元(3)供電，以提高電極活化態，用于電極長時間未用而導致表面氧化。
【文檔編號】H02J9/06GK105914870SQ201610380351
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年6月1日
【發明人】張全生, 閔凡奇, 張紹乙
【申請人】上海應用技術學院