Slabé sítě a časté výpadky: Nastavení hloubky vybití pro africké základnové stanice

Článek

22. srpna 2017

Když dostupnost sítě klesne z 99 % na 60 %, baterie přestane být v pohotovostním režimu a začne denně cyklovat. Baterie specifikované na základě předpokladů UPS selžou do osmnácti měsíců v Nigérii, Jižní Africe, Ghaně a Tanzanii – problémem je předpoklad povinnosti, nikoli produkt. Tento článek kvantifikuje hloubku vybití proti životnosti cyklu a uvádí tabulku kapacitního faktoru podle dostupnosti sítě.

Jedna baterie, dvě zcela odlišné povinnosti

Komerční čtvrti Lagos, provincie v Jižní Africe během odbourávání zátěže, Ghana během období řízení zátěže „dumsor“, městské okrajové oblasti Tanzanie a Ugandy a města v západní Keni, všechny čelí stejné realitě rozvodné sítě: napájení občas nevypadne, vypadne několikrát denně na několik hodin v kuse. Vypadá to jako otázka frekvence, ale nahrazuje to celý provozní režim baterie. Je-li dostupnost 99 %, baterie se vybije méně než desetkrát za rok a zůstane na hladině; životnost se řídí korozí mřížky a dvanáctiletá konstrukční životnost je skutečně dvanáct let. Pokud je dostupnost 60 %, baterie dokončí jeden nebo dva úplné cykly každý den – více než 500 ročně – a životnost se řídí počtem cyklů. Stejný produkt se může mezi těmito dvěma povinnostmi lišit v životnosti více než pětkrát. Specifikace zadávání veřejných zakázek však obvykle uvádějí pouze „čtyři hodiny zálohování“ bez zmínky o cyklech, a to je přesně důvod, proč baterie po osmnácti měsících vymírají.

Kvantitativní vztah mezi DOD a životem

Vliv hloubky vybití na životnost cyklu je silně nelineární a nejde jen o to, že použijete méně, abyste vydrželi déle. Pro konvenční AGM může 30 % DOD poskytnout přibližně 1 200 cyklů, 50 % přibližně 600, 80 % pouze přibližně 300 a o 100 % méně než 200. Jinými slovy, zvýšení DOD z 50 % na 80 % zvýší energii na vybití o 60 %, ale ve skutečnosti sníží počet cyklů na polovinu, takže celková životnost cyklů se sníží na jeden energetický výkon. Tato křivka vysvětluje, proč je „použít hlouběji“ iluzí: jen se dříve nakupují náhrady. Správným přístupem je najít DOD, který maximalizuje propustnost po celou dobu životnosti, obvykle mezi 50 % a 70 %, s důležitým omezením: doba nabíjení po hlubokém vybití. Tam, kde je síť přítomna jen několik hodin denně, potřebuje 80% vybití k plnému nabití více než deset hodin, další den to nemusí dokončit a baterie je chronicky nedobitá zrychlující se sulfatací – což je skutečný zabiják.

Proč v Africe selže „čtyři hodiny zálohování“

Čtyři hodiny zálohování je údaj o kapacitě, nikoli o životnosti, a selhává ve slabé síti na třech cestách. Za prvé, počet cyklů je zcela ignorován: čtyři hodiny zálohy znamenají zhruba 50 % až 60 % DOD, takže při jednom cyklu denně a 365 za rok je konvenční AGM s hodnocením 600 cyklů vyčerpáno za přibližně dvacet měsíců – téměř přesně osmnáct měsíců, které lze vidět v terénu. Za druhé, nabíjecí okno je nedostatečné: řetězec dimenzovaný na čtyři hodiny zátěže se obvykle nabíjí pouze 0,1 C, takže přechod z 50 % na 100 % trvá více než deset hodin, zatímco síť je přítomna pouze čtyři až šest hodin denně; baterie se nikdy plně nenabije a trvale žije v PSoC. Zatřetí, teplo to spojuje: mnoho afrických lokalit běží při 35 °C až 45 °C a životnost cyklu je při těchto teplotách opět snížena. Naskládejte tři a získáte osmnáct měsíců. Specifikace proto musí uvádět tři věci dohromady: cílový počet cyklů, dostupné nabíjecí okno a okolní teplotu na místě.

Kapacitní faktory podle dostupnosti sítě

Zde je tabulka, kterou můžete přímo použít. Principem je, že kapacita je dimenzována na denní energetický deficit, nikoli na záložní hodiny. Nad 95% dostupností je povinností plovoucí pohotovostní režim: velikost po nejdelší jednotlivý výpadek krát zatížení, výdrž DOD do 50% a standardní řada předních terminálů je dostatečná. Mezi 80 % a 95 %, se zhruba jedním dvou až čtyřhodinovým výpadkem denně, aplikujte faktor cyklování 1,2 navíc k záložním hodinám a preferujte sérii s hlubokým cyklem (FTC, 100–170 Ah, jmenovitá 1 500 cyklů nebo více). Mezi 50 % a 80 % je baterie hlavním hnacím motorem denního cyklu: použijte faktor 1,5 až 1,8 a přejděte na olověný uhlík (LLC, 300–1 000 Ah, čtyř- až pětinásobná životnost v PSoC) nebo LiFePO4 (SDA10, nepřetržité vybíjení 1C). Pod 50 % je místo fakticky mimo síť: velikost pro jeden celý cyklus denně plus tři dny autonomie při zataženém počasí, což znamená přejít přímo na solární hybridní design – samotné přidání baterie není ekonomické.

Strom rozhodování o výběru

Shrňte analýzu do čtyř kroků, které může technik webu provést. První krok, dostupnost sítě: nad 95 %, vezměte standardní 12V řadu předních svorek (6-FMX, 50–200 Ah, dvanáctiletá životnost) s nejnižšími náklady; 80 % až 95 %, vezměte hluboký cyklus (FTC) nebo gel (6-XFMJ, patnáctiletá konstrukční životnost, tolerantní vůči teplu s nízkou ztrátou vody); 50 % až 80 %, vezměte olovo-uhlík (LLC, dvacetiletá konstrukční životnost, o 30 % lepší akceptace nabíjení, takže se skutečně využívá omezené nabíjecí okno); pod 50 %, přejít na solární hybrid a dimenzovat baterii pro každodenní jízdu na kole. Krok dva, nabíjecí okno: tam, kde je přítomnost sítě méně než šest hodin denně, dominuje akceptace nabíjení a olovo-uhlík nebo lithium porazí konvenční AGM. Krok 3, teplota okolí: trvale nad 45 °C, preferujte olovo-uhlík nebo vysokoteplotní sérii; kde je teplota řízena, lze využít objemovou výhodu lithia. Čtvrtý krok, zbývající životnost: místo, kterému zbývá méně než pět let pronájmu, nepotřebuje technologii na dvacet let – na zbývající dobu si vyberte nejlevnější vyhovující variantu. Po čtyřech krocích je málo prostoru pro argumenty.

Pět povinných položek ve specifikaci

Ve slabé síti musí specifikace uvádět clo, nikoli pouze kapacitu. Pět položek je povinných a vynecháním kterékoli z nich se vrátíte do osmnáctiměsíčního cyklu selhání. Za prvé, dostupnost sítě v procentech s uvedeným obdobím vykazování – měsíční nebo roční, protože tyto dva údaje poskytují velmi odlišné údaje – a tato položka sama o sobě rozhoduje o tom, zda baterie plave nebo cykluje. Za druhé, nejdelší doba trvání jednotlivého výpadku a průměrné výpadky za den, uvedené samostatně: první určuje kapacitu, druhé určuje životnost cyklu a většina specifikací zachycuje pouze první. Za třetí, dostupné nabíjecí okno za den, které stanoví požadavek na přijetí poplatku; pod šest hodin je technologie rychlého nabíjení povinná, jinak se baterie nikdy plně nenabije. Za čtvrté, teplotní rozsah na místě, uváděný jako interiér skříně spíše než venkovní, s letní špičkou, protože vnitřky skříní se obvykle pohybují o více než 10 °C nad okolní teplotou. Za páté, cílová životnost a zbývající pronájem pozemku, takže pozemek, kterému zbývají tři roky pronájmu, není vybaven dvacetiletou baterií – to není obezřetnost, je to plýtvání. S těmito pěti uvedenými se již uchazeči nemohou schovat za jedinou větu o čtyřhodinovém zálohování a hodnocení má srovnatelný základ. Mnoho projektů selhalo ne proto, že byl vybrán špatný produkt, ale proto, že clo nebylo nikdy specifikováno, takže dodavatelé kotovali proti nejpříznivějšímu předpokladu, zatímco operátoři provozovali místo za nejméně příznivé skutečnosti. View Telecom Backup Power Selection