DESS主動式能量管理系統應用

郭 濤，江 陵，陳 郁

（1.中國聯通蘇州市分公司，江蘇 蘇州 215000；2.中國聯通江蘇省分公司，江蘇 南京 210008）

0 引 言

中國聯通蘇州分公司基于DESS主動式能量管理系統，利用該系統充電時根據每一節電池不同狀態調整其充電電壓及電流，避免出現過充、欠充，放電時采用能量轉移放電技術取“長”補“短”，可以對落后電池進行充電，保證放電時電池的一致性，有效延長電池后備時間；同時在蓄電池組中數節電池開路情況下，利用電池鏡像技術模擬開路電池，保證整組電池電壓穩定；并且提供能源管理平臺，具備實時監測每節蓄電池的狀態，為電池采購及后續維護保養提供數據支撐。利用DESS主動式能量管理系統的優勢功能，重點解決了目前全市范圍內出現的蓄電池超期劣化、電池更換維護困難、改造投資投入較大等問題，達到了智能化運維管理和降本增效之目的。

1 目前蓄電池維護技術的難點

1.1 行業現狀

（1）供電保障越來越嚴格，需求功率越來越大。

隨著通信科技、物聯網技術的發展，數據處理存儲的專業集中度越來越高，電源支撐的功率越來越大[1]。

（2）主設備（含UPS、開關電源、直流屏等），對電池組粗放控制管理。

UPS、開關電源、直流屏部分制造商提供蓄電池狀態監測，監測數據標準不統一。

（3）電池制造商，只對符合環境要求的蓄電池提供質保，嚴格要求四同成組。

電池制造商要求蓄電池使用環境溫度嚴苛，要求使用條件必須符合四同要求，造成蓄電池使用成本不斷增加。

（4）蓄電池成為電源系統使用的消耗品，精細化管理需求突出。

蓄電池常時不用，應急使用時如何確保投入及時、保障到位是運營維護管理部門的首要任務，每年一次或幾次的常規檢測，較難發現蓄電池的實際問題，實時在線、精確管理的需求越來越突出。

1.2 蓄電池差異性

蓄電池主要組成如圖1所示。蓄電池差異性如下文所述。

圖1 蓄電池主要組成

（1）蓄電池在制造過程中，由于工藝問題和材質的不均勻，使電池極板厚度、微孔率、活性物質的活化程度等存在微小差別，這種電池內部結構和材質上的不完全一致性，就會使同一批次出廠的同一型號電池的容量、內阻和電壓等參數值不可能完全一致。

（2）在成組裝箱或進柜使用時，受蓄電池組中各個蓄電池的溫度、通風條件、自放電程度、電解液密度等差別的影響，在一定程度上增加了電池電壓、內阻及容量等參數的不一致[2]。

（3）傳統充電、放電，整組蓄電池采用整組電壓閥值控制，每次充電或放電，導致蓄電池單節之間差異增加。

1.3 蓄電池差異的必然性造成了客戶對蓄電池管理的其他需求

客戶對蓄電池管理的其他需求如下：

（1）任一離線告警；

（2）輸入異常告警；

（3）輸出異常告警；

（4）定期核容；

（5）定期均充；

（6）定期切換檢測；

（7）壽命預測；

（8）數據應用分析。

2 DESS主動式能量管理系統應用

2.1 DESS主動式能量管理系統功能

（1）安全——電壓鏡像功能。DESS獨有的電池鏡像技術，在實時監測的基礎上，對突然出現問題的個別鉛酸蓄電池采取鏡像處理（如線束脫落、電池完全損壞），保證鉛酸蓄電池組對負載能夠持續供電。

（2）高效——充放電管理功能。采用N+1的連線方式，充電過程中實時提供單節蓄電池的電壓、電流、總電壓等數據，并實時對單節蓄電池充電進行管理，避免單節蓄電池過充電、欠充電；鉛酸蓄電池組放電過程中實時提供單節蓄電池的電壓、電流、總電壓等數據，并對蓄電池組放電進行管理，避免單節蓄電池過放電、欠放電[3]。

（3）可靠——遠程智能管理平臺。實時顯示蓄電池組運行詳細數據：包括總電壓、充電電流、單體電壓、電流。每次維護作業完畢，可自動生成詳細報表，對鉛酸蓄電池組健康狀態作出分析。報表以微信、App、電腦網頁平臺等形式進行推送。可以根據需要定制報表格式，報表可以顯示總電壓曲線圖、單體電壓曲線圖、充電電流曲線圖、充電放電電流曲線圖、特性比較圖、容量柱狀圖等[4]。

（4）擴展功能。遠程核容，無需執守，不影響應急保障通過DESS主動搬運能量，對分組單元進行能量抽取，抽取出的能量分配到其他蓄電池；能量抽取過程中，對該單元蓄電池進行數據記錄，借助云計算平臺，神經網絡學習累積，計算出蓄電池容量，準確度達70%以上；通過大數據積累，精確度自動修正；發現差異，自動消除，遠傳數據存儲，應急保障無虞，維護按計劃進行；根據數據積累，發現輸入異常，分析數據提供建議，如開關電源模塊損壞；根據數據積累，發現輸出異常，分析數據提供建議，如電池被盜，缺失；數據積累、挖掘分析；為系統應用提供應用模型，為選擇決策提供依據[5]。

2.2 DESS主動式能量管理系統試點成效

2020年4月初蘇州聯通網絡部動力專業配合廠家進行了DESS主動式能量管理系統試點安裝，通過測試數據分析可見蓄電池后備時長從0.5 h延長至3 h以上，大大延長了蓄電池后備時間，為直流負載設備正常運行提供后備保障,如表1所示。動力環境監控后臺放電數據如圖2所示，DESS能量管理系統后臺直流電壓數據如圖3所示，DESS能量管理系統后臺放電電流數據如圖4所示。

圖2 動力環境監控后臺放電數據

圖3 DESS能量管理系統后臺直流電壓數據

圖4 DESS能量管理系統后臺放電電流數據

表1 加裝DESS主動式能量管理系統前后的測試數據對比

DESS主動式能量管理系統從經濟角度上分析如表2所示。

表2 加裝DESS能量管理系統后經濟性分析表

從以上分析可見，加裝DESS能量管理系統后，可實現蓄電池遠程核容等功能，節約運維成本投入。在保障基站蓄電池后備時長相同的條件下，每年每站預計可節約成本0.1萬元，以目前蘇州800個自有機房來算，預計年節約成本約0.1萬元×800=80萬元。

3 結 論

蘇州聯通利用以上的一系列優化手段對4個蓄電池超期劣化站點實施了優化改造。通過前后測試結果來看，對電池性能改善效果顯著，后備時間延長，對機房內電池、開關電源正常運行沒有影響；該產品適合于通信基站及匯聚接入機房的降本增效規劃目標，在滿足基站安全的條件下，可選取合適的站點場景推廣使用。