一种基于激活式电池和风光互补供电系统的通信基站备用电源系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种基于激活式电池和风光互补供电系统的通信基站备用电源系统，包括光电单元、风电单元、DC/DC转换器、AC/DC转换器、MCU单元、充电电池单元、激活式电池单元、DC/AC转换器及通信基站，光电单元通过DC/DC转换器与MCU单元相连，风电单元通过AC/DC转换器与MCU单元相连，MCU单元与充电电池单元、激活式电池单元分别相连，充电电池单元与激活式电池单元相连，MCU单元通过DC/AC转换器与通信基站的交流电输入端相连，MCU单元与通信基站的直流电输入端相连；本发明同现有技术相比，可确保通信基站持续稳定的运行，且能源利用率高、污染小、温度范围宽、寿命长、免维护、噪音小、节约成本。
【专利说明】
一种基于激活式电池和风光互补供电系统的通信基站备用电源系统
[技术领域]
[0001]本发明涉及通信基站备用电源系统技术领域，具体地说是一种基于激活式电池和风光互补供电系统的通信基站备用电源系统。
[【背景技术】]
[0002]通信基站主要采用市电供电，然而在市电供应不足或远离电网的偏远地区(比如海岛、山区等)等情况下，为保证通信基站的持续运行，一般采用铅酸蓄电池发电或内燃机发电。铅酸电池的优点在于安全、成本相对较低，缺点是体积大、质量重、可造成环境污染、备用时间不足、对环境要求苛刻，多数基站需配空调；内燃机作为备用电源发电，需要有人实时值守、有噪音污染、有废气污染等。
[0003]如果仅仅使用新能源发电(例如风力发电、太阳能发电等)，由于需要利用自然规律的特点，因此受到客观影响很大。因此，为了满足通信基站长时间持续稳定的使用，需要采用多种能源相结合的优势来实施。
[0004]首先要了解通信电源系统在系统容量和应用场景不同情况下的分类，一般分为多机架大系统电源、单机架基站电源、嵌入式电源和壁挂式电源灯。其中，多机架大系统电源容量大，电流高(1000A以上)，由多个交流配电屏、整流器机架、直流配电屏并联组成，主要用于中心机房等集中供电环境，并占空间较大。单机架基站电源随着分布式供电系统的发展和应用，以最合适容量、相对经济空间，应用最广泛。嵌入式电源和壁挂式电源容量和体积都很小，为一般性的配套设备。
[0005]对于风光互补供电系统的设计，主要可以参照以下两种方法确认功率:第一是功率匹配法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的功率和风机功率之和大于负载功率；第二是能量匹配法，即在不同辐射和风速下对应的光伏阵列的放电量和风机的发电量之和不低于负载的耗电量。
[0006]专利CN102142793A采用太阳能和风能互补发电为通信基站供电，当风光电不满足需求时启动蓄电池，该系统只采用风、光电作为备用电源无法满足在恶劣环境下的使用;专利CN102437606提出一种综合利用风电、光电和柴油发电机发电的供电系统，在风光电不满足需求时启动发电机机，该系统依旧无法避免污染和噪音的影响，而且必须有人值守;专利CN104681829A和CN103078362B采用燃料电池及储能用蓄电池做备用电源，替代铅酸电池或电机后备电源，该系统氢气不安全，且初始成本投入较高；专利CN105515498A采用风光能源、磷酸铁锂电池、铅酸或胶体电池联用依次为通信基站供电，该系统在一定程度上避免了单独使用铅酸时的缺点，但以风光能源为第一使用能源，供能效果欠佳，且磷酸铁锂对环境要求较高，高倍率放电性能欠佳;专利CN205081560U采用不间断电源(UPS)与铁锂电池并联作为通信基站的备用电源，该系统中UPS无法长时间应用，而铁锂电池又环境要求较高。
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【发明内容】
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[0007]本发明的目的就是要解决上述的不足而提供一种基于激活式电池和风光互补供电系统的通信基站备用电源系统，能够保证在市电供电满足不了需求的情况下开启，以确保通信基站持续稳定的运行，且能源利用率高、污染小、温度范围宽、寿命长、免维护、噪音小、节约成本。
[0008]为实现上述目的设计一种基于激活式电池和风光互补供电系统的通信基站备用电源系统，包括光电单元5、风电单元7、DC/DC转换器6、AC/DC转换器8、MCU单元2、充电电池单元4、激活式电池单元3、DC/AC转换器9及通信基站1，所述光电单元5通过DC/DC转换器6与MCU单元2相连，所述风电单元7通过AC/DC转换器8与MCU单元2相连，所述MCU单元2与充电电池单元4、激活式电池单元3分别相连，所述充电电池单元4与激活式电池单元3相连，所述MCU单元2通过DC/AC转换器9与通信基站I的交流电输入端相连，所述MCU单元2与通信基站I的直流电输入端相连;所述光电单元5在光照条件好的情况下得到的直流电通过DC/DC转换器6和MCU单元2为充电电池单元4充电；所述风电单元7在风速较佳的条件下得到的交流电通过AC/DC转换器8和MCU单元2为充电电池单元4充电；所述光电单元5、风电单元7在光照和风速都较佳的条件下共同为充电电池单元4充电;所述MCU单元2检测到市电供应不足时，自动开启充电电池单元4为通信基站I供电；所述充电电池单元4发出的直流电直接通过通信基站I的直流电输入端为通信基站I中直流电气供电，所述充电电池单元4发出的直流电经过DC/AC转换器9为交流电通过通信基站I的交流电输入端为通信基站I中的交流电气供电；同时，所述MCU单元2控制充电电池单元4启动激活式电池单元3，使激活式电池单元3为通信基站I供电；所述激活式电池单元3为通信基站I供电时，MCU单元2控制充电电池单元4停止为通信基站I供电。
[0009]作为优选，所述充电电池单元4为钛酸锂电池、三元电池、锂聚合物电池、锂离子电容器、锂硫电池中任一种可提供短时高倍率、可重复充放电的电化学储能装置。
[0010]作为优选，所述激活式电池单元3为金属/空气电池、水激活镁电池、锌/氧化银电池、常温锂负极贮备电池、热电池、锂水电池、液流电池中的任一种。
[0011 ] 进一步地，所述金属/空气电池为锌/空气电池、铝/空气电池、镁/空气电池、锂/空气电池、钙/空气电池、铁/空气电池中的任一种。
[OO12 ]进一步地，所述水激活镁电池为镁/氯化银电池、镁/氯化铅电池、镁/氯化亚铜电池、镁/碘化亚铜电池、镁/硫氰酸亚铜电池、镁/ 二氧化锰电池中的任一种。
[0013]进一步地，所述常温锂负极贮备电池为锂/五氧化二钒电池、锂/亚硫酰氯电池、锂/ 二氧化硫电池、锂/氧化钴锂电池中的任一种。
[0014]进一步地，所述热电池为锂/硫化铁电池、锂/ 二硫化钴电池中的任一种。
[0015]进一步地，所述液流电池为锌/溴电池、全钒电池中的任一种。
[0016]作为优选，所述激活式电池单元3的发电方式包括开启电动阀使电解液进入激活式电池以及开启激活式电池内的激发装置。
[0017]作为优选，所述充电电池单元4开启激活式电池单元3也包括给激活式电池单元3供电，以提高电极活化态，用于电极长时间未用而导致表面氧化。
[0018]本发明同现有技术相比，具有如下有益效果:该风光互补供电系统配合激活式电池的通信基站备用电源系统，能够保证在市电供电满足不了需求的情况下开启，以确保通信基站持续稳定的运行;此外，本发明所述的系统具有能源利用率高、污染小、温度范围宽、寿命长、免维护、噪音小、节约成本等优点，进一步减少了备用电源系统的质量和体积，能够自动运行、可无人看守，值得推广应用。
[【附图说明】]
[0019]图1是本发明的结构示意图；
[0020]图中:1、通信基站2、M⑶单元3、激活式电池单元4、充电电池单元5、光电单元
6、DC/DC转换器7、风电单元8、AC/DC转换器9、DC/AC转换器。
[【具体实施方式】]
[0021]下面结合附图对本发明作以下进一步说明:
[0022 ] 如附图1所示，本发明包括:光电单元5、风电单元7、DC/DC转换器6、AC/DC转换器8、M⑶单元2、充电电池单元4、激活式电池单元3、DC/AC转换器9等部件;光电单元5通过DC/DC转换器6与M⑶单元2相连，风力单元7通过AC/DC转换器8与M⑶单元2相连;M⑶单元2与充电电池单元4和激活式电池单元3分别相连，充电电池单元4与激活式电池单元3相连，MCU单元2通过DC/AC转换器9与通信基站I的交流电输入端相连，M⑶单元2与通信基站I的直流电输入端相连；
[0023]在光照条件好的情况下，光电单元5得到的直流电通过DC/DC转换器6和M⑶单元2为充电电池单元4充电；在风速较佳的条件下，风电单元7得到的交流电通过AC/DC转换器8和MCU单元2为充电电池单元4充电;在光照和风速都较佳的条件下，光电单元5和风电单元7共同为充电电池单元4充电；
[0024I当MCU单元2检测到市电供应不足时，自动开启充电电池单元4为通信基站I供电；充电电池单元4发出的直流电直接通过通信基站I的直流电输入端为通信基站I中直流电气供电，充电电池单元4发出的直流电经过DC/AC转换器9为交流电通过通信基站I的交流电输入端为通信基站I中的交流电气供电；同时，MCU单元2控制充电电池单元4启动激活式电池单元3，使激活式电池单元3发电，为通信基站I供电；当激活式电池单元3为通信基站I供电时，MCU单元2控制充电电池单元4停止为通信基站I供电。
[0025]本发明中，充电电池单元4包括钛酸锂电池、三元电池、锂聚合物电池、锂离子电容器、锂硫电池等可提供短时高倍率、可重复充放电的电化学储能装置。激活式电池单元3包括金属/空气电池，水激活镁电池、锌/氧化银电池、常温锂负极贮备电池、热电池、锂水电池、液流电池等;其中，金属/空气电池包括锌/空气电池、铝/空气电池、镁/空气电池、锂/空气电池、钙/空气电池、铁/空气电池等;水激活镁电池包括镁/氯化银电池、镁/氯化铅电池、镁/氯化亚铜电池、镁/碘化亚铜电池、镁/硫氰酸亚铜电池、镁/ 二氧化锰电池等；常温锂负极贮备电池包括锂/五氧化二钒电池、锂/亚硫酰氯电池、锂/ 二氧化硫电池、锂/氧化钴锂电池等;热电池包括锂/硫化铁电池、锂/ 二硫化钴电池等;液流电池包括锌/溴电池、全钒电池等。启动激活式电池单元3发电方式包括开启电动阀使电解液进入激发式电池、开启激发式电池内的激发装置等;充电电池单元4开启激活式电池单元3也包括给激活式电池单元3供电以提高电极活化态，主要是用于电极长时间未用而导致表面氧化等情况。
[0026]本发明并不受上述实施方式的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于激活式电池和风光互补供电系统的通信基站备用电源系统，包括光电单元(5)、风电单元(7)、0(:/1)(:转换器(6)^(:/0(:转换器(8)、10]单元(2)、充电电池单元(4)、激活式电池单元(3)、DC/AC转换器(9)及通信基站(1)，其特征在于:所述光电单元(5)通过DC/DC转换器(6)与MOT单元⑵相连，所述风电单元(7)通过AC/DC转换器(8)与mj单元⑵相连，所述M⑶单元(2)与充电电池单元(4)、激活式电池单元(3)分别相连，所述充电电池单元(4)与激活式电池单元(3)相连，所述MCU单元(2)通过DC/AC转换器(9)与通信基站(I)的交流电输入端相连，所述MCU单元(2)与通信基站(I)的直流电输入端相连； 所述光电单元(5)在光照条件好的情况下得到的直流电通过DC/DC转换器(6)和MCU单元(2)为充电电池单元(4)充电； 所述风电单元(7)在风速较佳的条件下得到的交流电通过AC/DC转换器(8)和MCU单元(2)为充电电池单元(4)充电； 所述光电单元(5)、风电单元(7)在光照和风速都较佳的条件下共同为充电电池单元(4)充电；所述MCU单元(2)检测到市电供应不足时，自动开启充电电池单元(4)为通信基站(I)供电;所述充电电池单元(4)发出的直流电直接通过通信基站(I)的直流电输入端为通信基站(I)中直流电气供电，所述充电电池单元(4)发出的直流电经过DC/AC转换器(9)为交流电通过通信基站(I)的交流电输入端为通信基站(I)中的交流电气供电；同时，所述MCU单元(2)控制充电电池单元(4)启动激活式电池单元(3)，使激活式电池单元(3)为通信基站(I)供电;所述激活式电池单元(3)为通信基站(I)供电时，MCU单元(2)控制充电电池单元(4)停止为通信基站(I)供电。2.如权利要求1所述的通信基站备用电源系统，其特征在于:所述充电电池单元(4)为钛酸锂电池、三元电池、锂聚合物电池、锂离子电容器、锂硫电池中任一种可提供短时高倍率、可重复充放电的电化学储能装置。3.如权利要求2所述的通信基站备用电源系统，其特征在于:所述激活式电池单元(3)为金属/空气电池、水激活镁电池、锌/氧化银电池、常温锂负极贮备电池、热电池、锂水电池、液流电池中的任一种。4.如权利要求3所述的通信基站备用电源系统，其特征在于:所述金属/空气电池为锌/空气电池、铝/空气电池、镁/空气电池、锂/空气电池、钙/空气电池、铁/空气电池中的任一种。5.如权利要求3所述的通信基站备用电源系统，其特征在于:所述水激活镁电池为镁/氯化银电池、镁/氯化铅电池、镁/氯化亚铜电池、镁/碘化亚铜电池、镁/硫氰酸亚铜电池、镁/ 二氧化锰电池中的任一种。6.如权利要求3所述的通信基站备用电源系统，其特征在于:所述常温锂负极贮备电池为锂/五氧化二钒电池、锂/亚硫酰氯电池、锂/ 二氧化硫电池、锂/氧化钴锂电池中的任一种。7.如权利要求3所述的通信基站备用电源系统，其特征在于:所述热电池为锂/硫化铁电池、锂/ 二硫化钴电池中的任一种。8.如权利要求3所述的通信基站备用电源系统，其特征在于:所述液流电池为锌/溴电池、全钒电池中的任一种。9.如权利要求1至8中任一项所述的通信基站备用电源系统，其特征在于:所述激活式电池单元(3)的发电方式包括开启电动阀使电解液进入激活式电池以及开启激活式电池内的激发装置。10.如权利要求9所述的通信基站备用电源系统，其特征在于:所述充电电池单元(4)开启激活式电池单元(3)也包括给激活式电池单元(3)供电，以提高电极活化态，用于电极长时间未用而导致表面氧化。
【文档编号】H02J9/06GK105914870SQ201610380351
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年6月1日
【发明人】张全生, 闵凡奇, 张绍乙
【申请人】上海应用技术学院