氫燃料電池系統(tǒng)在通信系統(tǒng)備用電源中的應(yīng)用

一、 通信備用電源系統(tǒng)簡介

通信基站一般用市電供電，為保證基站正常工作，需要給基站配備備用電源系統(tǒng)如鉛酸蓄電池組和移動(dòng)油機(jī)，在斷電時(shí)，備用電源系統(tǒng)為基站中的負(fù)載供電，保證設(shè)備的正常運(yùn)行。

鉛酸蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是比較安全且采購成本較低，其缺點(diǎn)是體積大、笨重、造成一次和二次環(huán)境污染、備電時(shí)間有限且有不確定性、對環(huán)境溫度要求苛刻。

當(dāng)鉛酸蓄電池因放電時(shí)間較長將要退服或出現(xiàn)故障時(shí)，移動(dòng)油機(jī)成為現(xiàn)實(shí)可用的備用電源，但移動(dòng)油機(jī)后勤保障復(fù)雜，需有人值守，有噪聲污染及廢氣污染。

鑒于鉛酸蓄電池和移動(dòng)油機(jī)的種種缺點(diǎn)，加之能源危機(jī)和人們環(huán)保意識(shí)的提高，尋求新的備用電源的呼聲越來越高，氫燃料電池是最理想的替代者之一。

二、 氫燃料電池的原理

氫燃料電池是一種高效電化學(xué)能量轉(zhuǎn)換器，把氫氣（燃料）和氧氣（來自空氣）中的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能。只要有燃料和空氣不斷輸入，燃料電池就能源源不斷地產(chǎn)生電能，因此，燃料電池兼具電池和油機(jī)的特點(diǎn)。

燃料在燃料電池的陽極被氧化，生成質(zhì)子和電子；質(zhì)子通過電解質(zhì)遷移到陰極，電子通過外電路遷移到陰極為外界負(fù)載提供電能；遷移到陰極的質(zhì)子、電子和陰極處來自空氣中的氧氣結(jié)合生成水。燃料電池的主要優(yōu)點(diǎn)包括：高效率（不受“卡諾循環(huán)”的限制）、零或超低排放、機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單、擴(kuò)展容易、安靜、安全、可靠、能用可再生能源為燃料、只要有燃料就可連續(xù)不斷地發(fā)電。

三、 氫燃料電池與現(xiàn)有備用電源的比較

1、與鉛酸電池的比較

和鉛酸電池相比，燃料電池的主要優(yōu)點(diǎn)包括：

適應(yīng)環(huán)境溫度范圍寬廣，基站溫度可設(shè)定在32℃或更高，這樣每年可節(jié)約大量空調(diào)電費(fèi)。

只要保證氫氣的供應(yīng)就可持續(xù)供電，在發(fā)生大的自然災(zāi)害時(shí)可以保持長時(shí)間的通信暢通，為此而保護(hù)的生命、財(cái)產(chǎn)是難以用金錢來衡量的。

按設(shè)定電壓穩(wěn)定輸出電能，而不像鉛酸電池在剩余電量達(dá)到最低值前，放電電壓衰減很快且難以預(yù)測。

重量輕，不需特殊的承重處理。

占地面積小，安置位置靈活，既可安置在室外也可安置在室內(nèi)。

壽命設(shè)計(jì)一般是累計(jì)使用時(shí)間1500小時(shí)、累計(jì)開關(guān)次數(shù)超過600次、儲(chǔ)存壽命10年，而鉛酸電池幾年就要更換。

安全性高，燃料電池系統(tǒng)中有多種傳感器，系統(tǒng)可自動(dòng)采取應(yīng)對措施，如：當(dāng)氫氣泄漏時(shí)，燃料電池控制系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉氣源，避免泄漏持續(xù)；可遠(yuǎn)程監(jiān)控，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。世界上還沒有燃料電池發(fā)生氫氣燃爆事故。

2、與移動(dòng)油機(jī)的比較

與移動(dòng)油機(jī)比較，氫燃料電池最大優(yōu)點(diǎn)是：

自動(dòng)控制，可實(shí)現(xiàn)無人值守，通過遙測、遙控手段來監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)及氫氣的剩余量，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理。

低噪音、無廢氣排放。燃料電池系統(tǒng)機(jī)械運(yùn)動(dòng)部件較少，所以系統(tǒng)比較安靜，其排放物為水，對環(huán)境友好。

四、 通信備用氫燃料電池系統(tǒng)的應(yīng)用

1、系統(tǒng)的接入

燃料電池系統(tǒng)可以布置于室內(nèi)和室外，但作為通信備用電源系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)有通信機(jī)房的相關(guān)管理規(guī)范，燃料電池備用電源系統(tǒng)只能布置于室外。

燃料電池系統(tǒng)的功率輸出線只需和整流器中的直流母線連接即可，另外，由于配置啟動(dòng)電池（小容量），需提供一路市電給啟動(dòng)電池充電。燃料電池系統(tǒng)支持手動(dòng)啟動(dòng)、自動(dòng)啟動(dòng)和遠(yuǎn)程啟動(dòng)三種方式。