中国移动通信集团公司2009年申报高工论文
阀控式铅酸蓄电池分类研究
中国移动采购部 余力
摘要：本文对目前广泛应用于通信行业的阀控式铅酸蓄电池在使用过程中遇到的问题进行了深入剖析，发现使用环境是影响蓄电池使用和寿命的关键因素。本文还根据蓄电池的使用场所、温度范围、市电条件以及产品特性对蓄电池的使用环境进行了细致分析，从而提出蓄电池应按照不同使用环境进行分类使用，并依据蓄电池重要参数提出了分类方案。
关键词：铅酸蓄电池 分类 研究
Abstract: This article analyzed the issue in which valve-regulated lead-acid batteries used in the communications industry encountered. The author drew conclusions that: battery life was influenced mostly by the enviorment, and batteries was not produced in accordance with the actual condition.This paper also put forward some classification program on a different used environment and a reasonable distribution based on the parameters, according to the occasions battery used 、temperture and the electric power conditions. Keywords: Valve-regulated lead-acid batteries Classification Research
1研究背景
在不考虑资源的情况下，有效地能量储存系统对高效利用能源及对能源监管至关重要。在大多数的大、中型的能量储存中，阀控式铅酸蓄电池（以下简称“蓄电池”）无论是哪种形式都是一种首选技术。
蓄电池作为能量储存系统已被广泛的应用于各行各业，每一种都有自己的不同工作循环。在供电边远或者无市电地区，蓄电池要求在几小时内重复地深放电和再充电，蓄电池作为深度放电用途；而在广大地区，蓄电池大部分时间都是在中等荷电状态下循环放电使用，常常接近50%荷电状态，蓄电池作为部分放电状态用途。
从2004年以后，我公司蓄电池需求数量以每年20%的数量递增，采购金额十几亿元人民币，随着蓄电池原材料铅价格上涨，蓄电池每单位采购金额逐年在增加。因此，每年数量如此众多的使用需求，同时蓄电池产品作为通信系统最后一道防线的特殊性使得其成为通信业界研究的重点。
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1.1 5年来蓄电池使用情况
为更好地对基站用蓄电池使用现状分析，笔者结合全国31个省公司2002年至2007年5年来网上所有品牌蓄电池使用的现状，按照常见的11种故障对蓄电池使用情况进行了分析：
突出问题：故障频次占比在50%以上的，容量不足和充放电频繁导致； 较突出问题：故障频次占比在29%至32%的，主要问题表现在电解液渗漏、使用场所环境温度影响、电池端电压不均匀、鼓胀（变形）等方面；
较轻问题：故障频次占比在5%至19%的，主要表现在焊接柱或盖板裂缝、密封不严、电池干涸、热失控等方面；
基本不存在的问题：故障频次占比在2%左右的，为爆炸、失火。
表1：故障汇总表
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
故障类别 容量不足 充放电频繁 电解液渗漏 使用场所环境温度影响 电池端电压不均匀 鼓胀（变形） 焊接柱或盖板裂缝、密封不严 电池干涸 热失控 爆炸 失火 故障出现频次 52% 50% 36% 32% 36% 29% 15% 19% 5% 2% 2% 1.2 蓄电池问题分析
表2：故障原因分析
序号 1 2 3 故 障 容量不足 原 因分析 基站温度过高造成蓄电池失水严重，内部干涸 深层次问题 使用环境造成（基站温度过高） 使用环境造成（市电停电） 使用环境及用户设置、产品质量造成 频繁充放电 基站停电频繁 漏液或破损 电池外壳变形，温度过高，浮充电压过高，电压极柱密封不严 - 2 -
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对容量不足、频繁充放电以及漏液或破损故障频次最高的前3项进行分析后发现，基站频繁停电以及使用环境温度是造成蓄电池故障的主要原因。以下是通过放电深度、环境温度与蓄电池寿命之间的关系进行说明：
图1 蓄电池循环次数与放电深度的关系曲线
从图1可以看出，在基站市电停电频繁的情况下，将造成蓄电池放电深度的恶化，而放电深度与蓄电池关键指标循环使用次数直接相关，即放电深度越深，则循环使用次数越少，即蓄电池寿命越短。
图2 蓄电池使用环境对电池寿命的影响
从图2可以很清楚的看到，蓄电池寿命与环境温度关系密切，环境温度越高，在蓄电池浮充电压不变的情况下，蓄电池寿命越短。
进一步深入研究发现，截止到2007年我公司通信网络中，除了西藏等地少量使用胶体蓄电池外，绝大部分地区都采用同一技术规范的蓄电池产品，无论是使用环境相对较好的机房还是环境迥异的移动基站。
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2蓄电池分类策略研究
综合以上分析，由于生产企业对蓄电池在我公司基站使用环境的估计不足，仅用一种产品来满足我公司各类基站千差万别的使用环境，是造成蓄电池容量不足和使用寿命减少的关键原因之一。而解决这一问题的根本途径是使生产企业明确了解蓄电池的真实使用环境，生产制造出符合不同使用环境的蓄电池产品。
2.1蓄电池产品使用环境分析
根据蓄电池在移动通信机房中的使用场所、温度范围以及市电条件并结合蓄电池产品的相关特性，笔者对各类移动机房、基站蓄电池产品使用环境分析汇总如下：
表3 蓄电池使用环境表
使用环境 Ⅰ类 Ⅱ类 使用场所 综合楼、枢纽楼等机房 一般基站 太阳能、风光互补基站或者室外站 产品相关特性 大电流放电，浮充寿命长 中等电流放电特性，使用寿命居中 温度适用范围广，循环次数多 温度范围 23±5摄氏度 0～35摄氏度 极端环境在0摄氏度以下，35摄氏度以上 市电条件 一类、二类 三类 Ⅲ类 四类或无市电 注： （1）一类市电供电方式
一类市电供电方式为从两个稳定可靠的独立电源引入两路供电线，两路供电线不应有同时检修停电的供电方式。 （2）二类市电供电方式
二类市电供电方式为满足以下两个条件之一者：
a. 从两个以上独立电源构成的稳定可靠的环形网上引入一路供电线的供电方式。
b. 从一个稳定可靠的电源或从稳定可靠的输电线路上引入一路供电线的供电方式。
（3）三类市电供电方式
三类市电供电方式为从一个电源引入一路供电线的供电方式。 （4）四类市电供电方式
四类市电供电应符合下列条件之一的要求。
a. 由一个电源引入一路供电线，经常昼夜停电，供电无保证，达不到第三类市
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电供电要求，市电的年不可用度大于5×102。
b. 有季节性长时间停电或无市电可用。
2.2 蓄电池产品的具体分类
通过以上分析，结合国内蓄电池产品的使用现状，可以按照使用环境
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