DESS主动式能量管理系统应用

郭 涛，江 陵，陈 郁

（1.中国联通苏州市分公司，江苏 苏州 215000；2.中国联通江苏省分公司，江苏 南京 210008）

0 引 言

中国联通苏州分公司基于DESS主动式能量管理系统，利用该系统充电时根据每一节电池不同状态调整其充电电压及电流，避免出现过充、欠充，放电时采用能量转移放电技术取“长”补“短”，可以对落后电池进行充电，保证放电时电池的一致性，有效延长电池后备时间；同时在蓄电池组中数节电池开路情况下，利用电池镜像技术模拟开路电池，保证整组电池电压稳定；并且提供能源管理平台，具备实时监测每节蓄电池的状态，为电池采购及后续维护保养提供数据支撑。利用DESS主动式能量管理系统的优势功能，重点解决了目前全市范围内出现的蓄电池超期劣化、电池更换维护困难、改造投资投入较大等问题，达到了智能化运维管理和降本增效之目的。

1 目前蓄电池维护技术的难点

1.1 行业现状

（1）供电保障越来越严格，需求功率越来越大。

随着通信科技、物联网技术的发展，数据处理存储的专业集中度越来越高，电源支撑的功率越来越大[1]。

（2）主设备（含UPS、开关电源、直流屏等），对电池组粗放控制管理。

UPS、开关电源、直流屏部分制造商提供蓄电池状态监测，监测数据标准不统一。

（3）电池制造商，只对符合环境要求的蓄电池提供质保，严格要求四同成组。

电池制造商要求蓄电池使用环境温度严苛，要求使用条件必须符合四同要求，造成蓄电池使用成本不断增加。

（4）蓄电池成为电源系统使用的消耗品，精细化管理需求突出。

蓄电池常时不用，应急使用时如何确保投入及时、保障到位是运营维护管理部门的首要任务，每年一次或几次的常规检测，较难发现蓄电池的实际问题，实时在线、精确管理的需求越来越突出。

1.2 蓄电池差异性

蓄电池主要组成如图1所示。蓄电池差异性如下文所述。

图1 蓄电池主要组成

（1）蓄电池在制造过程中，由于工艺问题和材质的不均匀，使电池极板厚度、微孔率、活性物质的活化程度等存在微小差别，这种电池内部结构和材质上的不完全一致性，就会使同一批次出厂的同一型号电池的容量、内阻和电压等参数值不可能完全一致。

（2）在成组装箱或进柜使用时，受蓄电池组中各个蓄电池的温度、通风条件、自放电程度、电解液密度等差别的影响，在一定程度上增加了电池电压、内阻及容量等参数的不一致[2]。

（3）传统充电、放电，整组蓄电池采用整组电压阀值控制，每次充电或放电，导致蓄电池单节之间差异增加。

1.3 蓄电池差异的必然性造成了客户对蓄电池管理的其他需求

客户对蓄电池管理的其他需求如下：

（1）任一离线告警；

（2）输入异常告警；

（3）输出异常告警；

（4）定期核容；

（5）定期均充；

（6）定期切换检测；

（7）寿命预测；

（8）数据应用分析。

2 DESS主动式能量管理系统应用

2.1 DESS主动式能量管理系统功能

（1）安全——电压镜像功能。DESS独有的电池镜像技术，在实时监测的基础上，对突然出现问题的个别铅酸蓄电池采取镜像处理（如线束脱落、电池完全损坏），保证铅酸蓄电池组对负载能够持续供电。

（2）高效——充放电管理功能。采用N+1的连线方式，充电过程中实时提供单节蓄电池的电压、电流、总电压等数据，并实时对单节蓄电池充电进行管理，避免单节蓄电池过充电、欠充电；铅酸蓄电池组放电过程中实时提供单节蓄电池的电压、电流、总电压等数据，并对蓄电池组放电进行管理，避免单节蓄电池过放电、欠放电[3]。

（3）可靠——远程智能管理平台。实时显示蓄电池组运行详细数据：包括总电压、充电电流、单体电压、电流。每次维护作业完毕，可自动生成详细报表，对铅酸蓄电池组健康状态作出分析。报表以微信、App、电脑网页平台等形式进行推送。可以根据需要定制报表格式，报表可以显示总电压曲线图、单体电压曲线图、充电电流曲线图、充电放电电流曲线图、特性比较图、容量柱状图等[4]。

（4）扩展功能。远程核容，无需执守，不影响应急保障通过DESS主动搬运能量，对分组单元进行能量抽取，抽取出的能量分配到其他蓄电池；能量抽取过程中，对该单元蓄电池进行数据记录，借助云计算平台，神经网络学习累积，计算出蓄电池容量，准确度达70%以上；通过大数据积累，精确度自动修正；发现差异，自动消除，远传数据存储，应急保障无虞，维护按计划进行；根据数据积累，发现输入异常，分析数据提供建议，如开关电源模块损坏；根据数据积累，发现输出异常，分析数据提供建议，如电池被盗，缺失；数据积累、挖掘分析；为系统应用提供应用模型，为选择决策提供依据[5]。

2.2 DESS主动式能量管理系统试点成效

2020年4月初苏州联通网络部动力专业配合厂家进行了DESS主动式能量管理系统试点安装，通过测试数据分析可见蓄电池后备时长从0.5 h延长至3 h以上，大大延长了蓄电池后备时间，为直流负载设备正常运行提供后备保障,如表1所示。动力环境监控后台放电数据如图2所示，DESS能量管理系统后台直流电压数据如图3所示，DESS能量管理系统后台放电电流数据如图4所示。

图2 动力环境监控后台放电数据

图3 DESS能量管理系统后台直流电压数据

图4 DESS能量管理系统后台放电电流数据

表1 加装DESS主动式能量管理系统前后的测试数据对比

DESS主动式能量管理系统从经济角度上分析如表2所示。

表2 加装DESS能量管理系统后经济性分析表

从以上分析可见，加装DESS能量管理系统后，可实现蓄电池远程核容等功能，节约运维成本投入。在保障基站蓄电池后备时长相同的条件下，每年每站预计可节约成本0.1万元，以目前苏州800个自有机房来算，预计年节约成本约0.1万元×800=80万元。

3 结 论

苏州联通利用以上的一系列优化手段对4个蓄电池超期劣化站点实施了优化改造。通过前后测试结果来看，对电池性能改善效果显著，后备时间延长，对机房内电池、开关电源正常运行没有影响；该产品适合于通信基站及汇聚接入机房的降本增效规划目标，在满足基站安全的条件下，可选取合适的站点场景推广使用。