氮燃料電池在通信電派工程中的應用

1、氮燃料電池在通信電派工程中的應用1前盲燃料電池是一科標持續(xù)供給的燃斛、凱化劇的化學能直接轉(zhuǎn)化成電能的電化學發(fā)電裝置。由于具有原料來源豐富、行染低、效率高、可連續(xù)供電時何長及性能優(yōu)越、可離兩隹用尊特點而在通信電療領域受到重視當前攏國通信行業(yè)巳推出相關技術報鍬+文就燃料電幗在通信電源I:程中的具體應用提出點看法&2逮信電電池的選用2*1圖3信電源基本要求及対限性通信電源耒撫是通倩系統(tǒng)連垓運行的可為保障*現(xiàn)代通倍電濂的基本要求為骷可靠、穂定、安全、節(jié)能、環(huán)探的輸出擄足要求的交直流電源°通信電as系址一魅由市電、備用油機、變換設備、構電池組及相應的配電設備組威；在有莖特殊環(huán)境下窗覽有

2、丈陽能、風能條統(tǒng)根軀通信局（站需耍紐成不同的交直流拱電系統(tǒng)*棊本滿足當訓通信局（站）的供堪需?？谟捎谖覈豻tilM.通僖局（站）所外地理環(huán)境、市電情況養(yǎng)距巨大.現(xiàn)件通信電睡系統(tǒng)夜實際應用中還序在一定局（R性，存在以下JVt方面的何翅L當前油機在通信電源系統(tǒng)中作為甫電序電階段的備用電源發(fā)揮著童要作用；但是畫機需耍一定的運行空間、安裝的機房環(huán)境要求比較多，機組運行肘嗡聲大、馬駆嚴重,恤機的維護比較麻煩，當前MBTF只耍求大于800小時.為此.淌機在莫際工作中備而不用是一個比較普迪問題*根據(jù)W»&示.晉前有許務中小罰通倍局（站）庇實際停電時往往不用涪用油機.而通過增大篇用曙電池組

3、的容量方式解決“迪過延fctfra池組備用時間的方式存在比予幾牛問範：舊電池姐后備時間不可能無限時延長匚設備機房寧調(diào)長時間停電同樣導致通信宕機*需電池紹后器時闔延棧導致舊電池組甫燉威倍增加.對。國荷報要求増直"給廣大改適機房帶來軸同JHL衽雅國部分偏遠的邊防.褲島仗山風還沒有達鋤二賞的市電.肖前這類通信詞站）供電問題的主要霹按方松通常采用域能、太陽能.柚機尊互補方式。但Kfg.太陽能的應用受到當?shù)丨h(huán)境限制，采用柴油發(fā)電機組長期發(fā)電可靠性不高。在國防、安全領域采用油機做備用電源運行時由于產(chǎn)生大量的熱、噪音等，提高特征目標信號.木利于安全和保密。2.2通佶電源系統(tǒng)對燃料電池的選擇通信電源

4、對魅料電池的選用燃料電池是一種玄接輸出直流電源的電化學裝置，再配以相應變換設備可以保證提供滿足通信電源要求的交直淹電源；作為當前通信電瀕的種補充.可以有效彌補當前通信電激的不足，并受到國內(nèi)外通信行業(yè)的共度關注。首先，燃料電池供電時間不受電池本身限制.只要燃料充足可以無限期連續(xù)運行，而且濟潔無污染、噪聲低，可以替代設崔市內(nèi)辦公區(qū)、生活區(qū)通信局（站）的備用油機.大大縮短蓄電池組的備用時間、降低宵電池組対機房承里的妥求c其次，燃料電池供電連續(xù)性好，運行不像太陽能、風陡利用受環(huán)境形響因素大.可以離網(wǎng)運行.不需更配賣備用油機.在沒有市電地區(qū)是種太陽能、風能的理想替代能澡冉次，主流的質(zhì)子交換脫氧燃料電池工

5、作汩度低、噪聲小，其聲液、紅外目標特征小，在國防，安全導保密要求商的單位，具有天可替代的作用。最后.除其附屬的控制設備、變換設備采用電力電子器件存在一定電磁干擾外.其他部件不產(chǎn)生電磁干擾何題.燃料電池電磴兼容性比較好。氯熾料電池類型的選用當前燃料電池按其使用的電解質(zhì)不同分為質(zhì)子交検膜燃料電池（PEMFC）、硯酸型燃料電池（PAFC）、義性燃料電池（AFC）、熔砂碳酸鹽燃料電池（MCFC）和固體氧化物燃料電池（SOFC）,采用純氫做燃料的PEMFC最適合在通信電源系統(tǒng)中應用，原因為：&先，雖然由于催化劑、質(zhì)子交換膜等技術原因造成PEMFC價格昂貴.但是技術巳經(jīng)相當成熟.在國外獨立實驗電站

6、已做到250kW國內(nèi)也有多家機構進行研究并巳建立客不大于50UW的小殺實驗站.中國通信標準化協(xié)會已發(fā)布氫魅料電池的技術報告。其次，各種燃料電池相比，PEMFC的比功卒密度大、啟動時間短、噪聲小、天腐蝕性、可以與CQ和M共存.功率范帽適中。再次，工作溫度比較低、壽命長，其工作安全性好。最后，其他幾科燃料電池除上述因索不占優(yōu)勢外，在進行商業(yè)化前為需婆克眼的技術難題c燃料電池只所以采用純氫作燃料主更是考慮到氧的制備、貯存和用啟因素。2.3PEMFC電站耳本組成PEMFC電站主要有燃料洪應管理系統(tǒng)、燃料電池發(fā)電系統(tǒng)、水與熱管理系統(tǒng)、中央控制與関節(jié)系統(tǒng)和電力調(diào)解及宜流配電系統(tǒng)5部分組成，見圖1其具體功能

7、如下。燃料供應管理系統(tǒng)主要功能是對氫燃料逬行氣態(tài)化和穩(wěn)壓處理.使其滿足燃料電池的丄作需要C燃料電池發(fā)電系統(tǒng)主要功能是把儲存在燃料和氧化劑中化學能宜接轉(zhuǎn)化為電能.通過外電路定向流動、做功并構成總的電回路，為負戟供電。水與熱管理系統(tǒng)功能一方面主要用于系統(tǒng)冷卻、加濕燃料和囊化劑氣體使其保持一定的壓力和水分，同時通過水循環(huán)帶走電池多余的熱笛；另一方面當燃料電池電堆釋放過多熱量時提供冷卻系統(tǒng)，當燃料電池往工作溫度電站啟動時對燃料電池電堆進行可靠加熱C用I燃料電池電站總體示意圖用I燃料電池電站總體示意圖中央控制與調(diào)節(jié)系統(tǒng)主要功能為：確保燃料、氧化劑以聽需要的速率與數(shù)最不間斷地供應；確保產(chǎn)生的水安全、便利排

8、出；確保過剰熱鍛的排出和維持適當?shù)腎作溫度;礎保燃料電池連續(xù)工作所需的工作參數(shù)。電力調(diào)解、直流配電系統(tǒng)主要功能是根據(jù)用戶需要進行電壓DC-DC或DC-AC變換及負荷分?F.,満足下級用戶的需喪。3PEMFC«料電池在通信電源工程中的應用方案3.1PEMFC做備用電池的通信電源系統(tǒng)PEMFC做備用電源的通信電源糸死主要用途為替代油機及部分曲電池組功能，組成如圖2所示。工作的基本原理為：交流電瀕正常時，所有用電設備由交流電源供電；交流電源不正常工作時，啟動PEMFC保障所有用電設備用電、由于PEMFC有5秒左右的啟動時同，在啟動期間由備用蓄電池組（一般備用時間按3分鐘）為不允許間斷供電的

9、用電設備供電。在市內(nèi)的通信局（站），PEMFC系統(tǒng)多放矗室內(nèi)，氫燃料的儲存采用固杰曠氫系統(tǒng);在郊區(qū)及野外的站，氫燃料可釆用氣態(tài)貯氫方式直按放在空外。11113圖2燃料電他做備用電源在通信系統(tǒng)中應用采用PEMFC做后備電池的氫然料用最不大，輿此.宜根據(jù)燃料消耗最及通信局（站）的布局尊因素綜合考慮一定數(shù)量的通信耐（站）共同建設1套氫氣制備、JT存裝置。3.2PEMFC做固定效也電站的通信電源系統(tǒng)圖3燃料電池做主用電源在通信系統(tǒng)中應用PEMFC獨立電站的通信電源系統(tǒng)主要用于偏遠無市電、太陽能和風能資源貧乏地區(qū).組成如圖3所示。工作的基本原理為；正常情況下.所有用電設釜均由PEMFC獨立電站獨立供電。

10、對于不允許何斷供電的用電設備，在PEMFC重新啟動期間由備用潺電池組保障JC用電。PEMFC獨立電站要消耗大量的氫燃料.與市電、太陽能和風能相比成本比較鼠對于有臓市電供應的局（站）應考慮采用市電與PEMFC電站組成并網(wǎng)互補系統(tǒng)，有市電時由市電為通信尺（站）設備供電，并逋過電解水制備氫燃料，無市電時由PEMFC獨立電站為通信局（站）用電設備供電。PEMFC獨立電站的局（站）消耗氯燃料比校多，要有專用氫氣管理系統(tǒng)，保證穩(wěn)定的氫燃料來源。由于無市電的地區(qū)多在備遠地區(qū)，氫燃料宜采用氣態(tài)貯氫的方法購存,宜接放在室外。3.3 PEMFC做移動電站的通信電源系統(tǒng)PEMFC做移動電站工更應用在國防、保密等安全

11、比校高的地方.其供電原理同PEMFC做固足電站相同。主要區(qū)別足在移動車輛內(nèi)安全性非常高，其氫燃料必須采用固態(tài)貯氫。3.4 PEMFC與人陽能（鳳能）綜合利用的通佶電源系統(tǒng)PEMFC與太陽能（風能）綜合利用的通信電源系統(tǒng)主耍用于我國青藏高原地區(qū)，充分利用太陽能、風能既有資源解決供電問題.同時可以解決高原的制氧冋題.其組成如圖4所示。在局（站）內(nèi)還有1廷電解水、氣休曠存裝置。工作原理為：半太陽光、風力充足時.由太陽能（風能）發(fā)電；電能為通信局（站）的所有用電設備供電同時利用產(chǎn)生的電能電解水，產(chǎn)生氫燃料利氧氣。當太陽能«W.UHI1TU1考慮陰雨天，直上各一定裁畳的雖ftft.1*14燃料電池與光能旦補在通侑系藐中應川（風能）缺乏時，啟動PEMFC電站，為除電解水外的其他用電設備供電。在PEMKC啟動期間.由備用蓄電池組為不允許間斷供電的設備供電。電解水制出的氧氣