賴世能:通信機房運營與儲能協調性發展分析
5月19日至21日,“第八屆中國國際儲能大會”在深圳隆重召開, 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區1500余位政府機構、科研院所、行業組織、電力公司、新能源項目單位、系統集成商等代表出席本次大會。
中國電信股份有限公司廣州研究院電源維護技術支撐中心主任賴世能在通信儲能專場,發表了題為“通信機房運營與儲能協調性發展分析”的精彩演講。
演講內容如下:
賴世能:
各位嘉賓,我作為最后發言的,給我壓力很大。我把考慮和經驗跟大家做分享。這是我的發言題目。去年做了關于通信基站儲能的發言,重點考慮退網機房,很多機樓會退網,機房有價值或者獨特的資源做儲能用途的方案。今天講的是在網機房的儲能業務和發展的協調,這兩個是上下篇,這是下篇。
分為三方面:
第一,關于通信局站儲能的定位。通信局站,大家看中我們局站有一堆蓄電池,蓄電池是我們通信基站的關鍵基礎設施。我們的蓄電池首要作用是做后備電源,有市電時,不會發揮作用,就像雜技演員的保險繩性質。這跟我們保障等級有很大的關系,我們后備時間是4小時、5小時、8小時,這么大的差別跟保障等級有關系。我們的電池長期掛在浮充,大量情況下浮充電池不是滿容量的。就像我們的手機,它不能充滿電。
現在形勢的發展,我們要精確管理、智慧化運營。現有做后備的電池,空閑狀態不符合我們的新要求。我們如何把蓄電池的價值充分利用好,顯現出來,要考慮蓄電池儲能的重要需求來源。
利用儲能和通信供電保障的矛盾是存在的,前面很多專家談到這個問題。在通信上做儲能,多少會影響通信網絡保障的壓力。大家知道通信局站分等級,電信、移動等不同的運營商都有不同等級的局站或者數據中心,配備的電池容量、后備時間有不同的要求。一個比較大的局站或者一個大的數據中心,其電池容量大概是2000-5000千萬市。談到儲能,核心數據是千瓦時,而不是Ah。大局站有200-300千瓦時,照片上說幾棟樓的,肯定比這個大。我們的后備時間也有差別,重點保障的系統,后備時間一般在小時量級。一般的系統,我們的系統一般是半小時的量級。
如果做了業務冗余保護或者電源配置,系統后備時間在采用高倍率放電電池的設備情況下,現在提出后備時間降低到15分鐘。前面的數據沒有15分鐘,我們后面運營時提出15分鐘的要求。
關于其定位的核心話題,通信局站儲能系統與社會上專用的儲能系統,包括電網公司、社會上的儲能系統,定位完全不同。通信局站的核心業務是通信網絡業務,其他業務是這個業務的附加品、延伸品,不可能是主導業務,其他業務不應該損壞通信業務應該具備的條件。通信業務在一定程度上會影響通信電源保障業務,多少會影響我們的網絡保障。儲能業務必須保證通信業務滿足等級的基礎上,進行一定合理的比例充放電。通信局站儲能系統應該與通信安全保障系統形成相互補臺、協調發展的“配偶”關系。通信局站儲能業務應該與通信業務同生共長,形成良好的發展關系。從圖上可以看到,如果我們是社會上的儲能,其業務是融合的。如果是通信局站的儲能,儲能業務和保障業務是分離的。由于其定位不同,可以看出其差別,包括兩點:
第一,充放電側重點不同,如果是社會上的儲能系統,重點看放多少電。今天希望放1000瓦時或者10000-20000千瓦時,他靠放電賺錢。通信基站儲能系統重點看剩下多少電,我不關心你放多少,重點是保證我剩下多少,我要用剩下的保底。
第二,底線思維問題,這有兩個保底要求:
1,每次充放電只看數據容量,不看放出容量,放出容量不是重點剩余容量才是重點。任何時候要確保有足夠保底的電池容量。
2,即使個別電池斷裂,不應該整組放不出電,確保任何時候電池組能放電。我們一直說1000次、2000次、4000次的循環,循環多了,帶來電池內部腐蝕條的問題。
通信局站儲能業務跟通信安全互不傷害的要求。要做到互不傷害,必須明確特別要求。我們把社會上完全一樣的儲能系統復制過來,肯定會失敗。我們要建立準確、真實的蓄電池剩余容量監測計算模型,至今沒看到這個模型。現在有SOC、SOH做分析,這些維度能真實的體現剩余電池的真實能量嗎?目前很難,我們沒有一些手段,我們無法對電池剩余容量做自動校對。我們每次校對的是放出容量,沒有校對剩余容量。我們沒把它放完,不知道剩余容量。我們現在的計算模型是反向的,經常算放了多少量,能代表剩余能量嗎?每次充放電過程,我們不知道充了多少電,我認為這是假的。這里有發熱問題、轉換為氫氣問題,這會把某一個電池一定的容量排出。下一次發電,氫氣未必能馬上回來,可能需要15分鐘。
市電、停電、發電,不經過電源的恢復,我們電池質量突變時,圖書場景儲能的充放電規則邏輯的改變。比如要停電,充放電規則如何改變,充電機如何改變,我們要注意規則的改變。我們要保障保底的概念,必須有所體現。
關于保底電池的要求,反復充放電可能會造成內部的腐蝕。照片左側,好電池可以看到清晰的匯流條,左側的匯流條被腐蝕了。照片中看不到匯流條,這是差的。最下面的照片,這是用了10年的好電池,大家一看就知道這是什么品牌。匯流條是白色的,有棱有角,用了10年,匯流條完好無缺保留下來。這代表匯流條沒有被腐蝕,這是腐蝕帶來的問題,反復充放電只會加快腐蝕速度。
假設有斷裂,我們在用新方案,用電路解決方案,包括兩種:一是蓄電池全壽命過程加入保護裝置。萬一斷裂時,在旁路可以把電池虛擬出來,假如是24節,在24節的情況下,即使壞了1節,我們通過虛擬的方式把第24節虛擬出來;二是采用合路器裝置,通過合路器的方式把它分開,這是電池,我不參與充放電的過程,我可以作為輪流。這兩組在充放電,另外幾組在休息,幾個月后另外兩組在充放電,其他在休息。
從市場規則來說,通信局站和數據中心儲能帶來的利益回報肯定不及通信業務的利益回報高,所以應考慮盡量將儲能業務帶來的不利影響降到最低。
豪華的配置做儲能,就像豪華的會議室,你跟老板說拿這么好的會議室做儲能,老板會說你神經病。如果你什么都不干,只拿來做儲能,肯定是不劃算的。數據中心配的資源是15萬,我要拿出一個機柜來克服配套資源、空調、變壓器。15萬配置的東西拿來做儲能,有什么回報?儲能業務和后備保障并存,我們認為要對電池提出適合儲能和高保障,同時發揮作用的電池。選擇適合高循環充放電次數的長壽命、儲能專用電池類型(比如鉛碳電池、膠體電池、鋰電池)。
通信局站儲能業務應該與通信業務協調發展,前面談到互不傷害,現在談的是協調發展。通信局站從無業務到上滿業務是一個漸變的過程,由于電源空調等設備的建設,跟機房土建工程強相關,這是一個剛需建設,電源系統建設必須按中長期規劃來一次性或二三次建設的,但網絡和業務的填充則充滿靈活性,是逐月、逐年增加的。今年上20個機柜,明年上100個機柜。但我不能說今年做一臺電源,明天再做一臺。
在通信局站開局初期,電源容量肯定大大超過網絡業務負載容量;在開局運行若干年后,網絡業務達為上滿時,電源容量與網絡業務負載容量基本相當。從目前經驗來看,我們的機樓是無法上滿的,它沒有滿的時候。我們要充分利用電源建設周期與網絡業務建設周期的時間錯位,發展儲能業務。我認為這是比較合理的選擇,我知道這個業務5年內不會上滿,5年內,我可以利用冗余部分做儲能。
案例計算,比如某大型數據中心開局時每一套400KVA UPS配置了0.5小時后備時間蓄電池(考慮大倍率放電效率問題,需要340KWH蓄電池)。后來在各項冗余、保護措施到位情況下,允許按15分鐘容量預留方式進行儲能操作。假設初期業務負荷只有10%(40KVA)時,以及后期業務上滿時,必須保證剩余容量大不相同,因此可以利用做儲能的容量也大不相同。這個系統一年可以拿來做儲能,交易的電量到274萬。假設可以壓到15分鐘,100萬的規模也是可以的。這是經過精確的測算才能實現的,因為你把半小時壓到15分鐘。
我們認為通信局站發展儲能業務要做好必要的配套條件。儲能業務一方面是擠壓油水的東西,我們基站有8小時后備時間,我用了4小時。我們要打時間差,開局就能發揮儲能作用,必須把儲能的配套措施在規劃建設時期做好。應該把剩余容量的監測系統、電量計量考慮、電池檢測手段做進去,我們有時間差的要求,也有后備時間壓縮的時間差,我們考慮網絡業務冗余、云化、業務調度、雙路市電切換、市業切換,做到分鐘級,兩三分鐘內做好切換,確保15分鐘內有足夠的時間完成操作。
強化業務管理系統與電源監控系統的信息對接,實現業務管理系統以提早感知、快速響應方式應對電源異常故障的發生,及時把網絡業務遷移、關閉,減少乃至消除因電源異常故障帶來的損失。早感知、早發現就能早應對。
我們在機房中多做電池,原來是半小時,現在是1小時甚至更長,沒有意義。既然機房是用來發展業務,我不會考慮把電池做大,損害我的發展空間。去年我在蘇州講機樓,我不要這個樓,放多少都可以。這是我自己要發展業務的機樓,不可能放幾十組電池做儲能,這不現實。
對于特別重要的電池等級,可以考慮適當加大容量。不是為了儲能,而是為了保證重要系統的安全等級。這是從我們業務的要求考慮。單純為了把儲能業務做大,把電池容量放大,我們認為目前國家能源政策條件下,儲能業務是微利乃至虧本的現狀下,把儲能刻意做大是沒有意義的。如果有空間資源,肯定會發展通信業務。處理通信業務發展的規劃,追求儲能業務的發展,是不明智的。
結論:
第一,通信儲能與通信運行應同生共長、協調發展;
第二,因為鉛酸蓄電池存在大倍率放電容量折算系數問題,拿普通鉛酸蓄電池做通信局儲能業務不大合算;必須選擇可循環、高密度、高倍率、高效率電池;
第三,通信局站儲能業務發展的策略應該是打通信業務發展時間錯位、打通信保障等級錯位。通信儲能業務蓄電池管理必須以蓄電池剩余容量監測計算為根本;
第四,通信儲能必須要有保底思維:保容量的底、保安全的底。
(本文根據現場錄音整理,未經本人審核)
責任編輯:繼電保護
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