Svake rutenett og hyppige strømbrudd: Angi utladningsdybde for afrikanske basestasjoner

Artikkel

22. august 2017

Når nettilgjengeligheten faller fra 99 % til 60 %, slutter et batteri å være flytende standby og begynner å sykle daglig. Batterier spesifisert på UPS-forutsetninger svikter innen atten måneder over hele Nigeria, Sør-Afrika, Ghana og Tanzania - problemet er pliktantakelsen, ikke produktet. Denne artikkelen kvantifiserer utslippsdybde mot syklusliv og gir en kapasitetsfaktortabell etter nettilgjengelighet.

Ett batteri, to helt forskjellige oppgaver

Kommersielle distrikter i Lagos, provinser over hele Sør-Afrika under belastningsreduksjon, Ghana gjennom sin "dumsor"-lasthåndteringsperiode, de urbane utkantene av Tanzania og Uganda, og byer i det vestlige Kenya står alle overfor den samme nettvirkeligheten: Strøm svikter ikke av og til, den svikter flere ganger om dagen i flere timer om gangen. Det ser ut som et spørsmål om frekvens, men det erstatter hele batteriets driftsmodus. Der tilgjengeligheten er 99 %, utlades et batteri mindre enn ti ganger i året og sitter på flyt; livet styres av gitterkorrosjon og en tolv-årig designlevetid er egentlig tolv år. Der tilgjengeligheten er 60 %, fullfører batteriet én eller to hele sykluser hver dag – over 500 i året – og levetiden styres av antall sykluser. Det samme produktet kan avvike i levetid med mer enn fem ganger mellom de to oppgavene. Likevel angir anskaffelsesspesifikasjonene vanligvis bare "fire timer med backup" uten omtale av sykluser, og den utelatelsen er nøyaktig grunnen til at batterier dør etter atten måneder.

Det kvantitative forholdet mellom DOD og livet

Effekten av utladningsdybde på sykluslivet er sterkt ikke-lineær, og ikke bare et spørsmål om å bruke mindre for å vare lenger. For konvensjonell generalforsamling kan 30 % DOD gi rundt 1200 sykluser, 50 % rundt 600, 80 % bare rundt 300, og 100 % færre enn 200. Med andre ord, å øke DOD fra 50 % til 80 % øker energien per utladning med 60 %, men halverer dermed hele levetiden per livssyklus. faktisk faller. Den kurven forklarer hvorfor "bruk den dypere" er en illusjon: den kjøper bare erstatninger tidligere. Den riktige tilnærmingen er å finne DOD som maksimerer levetidsgjennomstrømning, vanligvis mellom 50 % og 70 %, underlagt en viktig begrensning: ladetid etter dyp utladning. Der nettet bare er tilstede noen få timer om dagen, trenger en 80 % utladning mer enn ti timer for å lades helt opp, neste dag kan det hende at den ikke fullføres, og batteriet er kronisk underladet med akselererende sulfatering - som er den virkelige morderen.

Hvorfor "Fire timer med sikkerhetskopiering" mislykkes i Afrika

Fire timers backup er en kapasitetstall, ikke en levetidstall, og den svikter i svak nettdrift langs tre baner. For det første ignoreres syklustellingen fullstendig: fire timer med backup innebærer omtrent 50 % til 60 % DOD, så ved én syklus om dagen og 365 i året er en konvensjonell generalforsamling med 600 sykluser oppbrukt i løpet av omtrent tjue måneder - nesten nøyaktig de 18 månedene som er sett i felten. For det andre er ladevinduet utilstrekkelig: en streng som er dimensjonert for fire timers belastning lader vanligvis ved bare 0,1 C, så å gå fra 50 % til 100 % tar over ti timer, mens nettet er til stede bare fire til seks timer om dagen; batteriet blir aldri fulladet og lever permanent i PSoC. For det tredje, varme sammenbinder det: mange afrikanske steder kjører ved 35 °C til 45 °C, og syklusliv er redusert igjen ved disse temperaturene. Stable de tre og du får atten måneder. En spesifikasjon må derfor angi tre ting sammen: målsyklustelling, tilgjengelig ladevindu og omgivelsestemperatur på stedet.

Kapasitetsfaktorer etter rutenetttilgjengelighet

Her er en tabell du kan bruke direkte. Prinsippet er at kapasiteten er dimensjonert til det daglige energiunderskuddet, ikke til reservetimer. Over 95 % tilgjengelighet er plikten flytende standby: størrelse til den lengste enkeltutbruddstiden last, hold DOD innenfor 50 %, og standard frontterminal-serien er tilstrekkelig. Mellom 80 % og 95 %, med omtrent ett avbrudd på to til fire timer om dagen, bruker en sykkelfaktor på 1,2 på toppen av reservetimer og foretrekker en dypsyklusserie (FTC, 100–170 Ah, vurdert til 1500 sykluser eller mer). Mellom 50 % og 80 % er batteriet den daglige motorsykkelen: bruk en faktor på 1,5 til 1,8 og gå over til bly-karbon (LLC, 300–1000 Ah, fire til fem ganger levetid i PSoC) eller LiFePO4 (SDA10, kontinuerlig 1C-utladning). Under 50 % er nettstedet i praksis off-grid: størrelse for en hel syklus om dagen pluss tre dager med autonomi gjennom overskyet vær, noe som betyr at du går rett til en solcellehybriddesign – å legge til batteri alene er ikke økonomisk.

Et utvalgsbeslutningstre

Kondenser analysen til fire trinn en nettstedsingeniør kan følge. Trinn én, nettilgjengelighet: over 95 %, ta standard 12V frontterminal-serien (6-FMX, 50–200Ah, tolv års levetid) til lavest mulig pris; 80 % til 95 %, ta dypsyklus (FTC) eller gel (6-XFMJ, femten års levetid, varmetolerant med lavt vanntap); 50 % til 80 %, ta bly-karbon (LLC, tjue års levetid, 30 % bedre ladeaksept slik at det begrensede ladevinduet faktisk brukes); under 50 %, gå over til solhybrid og dimensjoner batteriet for daglig sykling. Trinn to, ladevindu: der netttilstedeværelsen er under seks timer om dagen, dominerer ladeaksept, og bly-karbon eller litium slår konvensjonell generalforsamling. Trinn tre, omgivelsestemperatur: over 45°C vedvarende, foretrekk bly-karbon eller en høytemperaturserie; der temperaturen kontrolleres, kan litiums volumfordel brukes. Trinn fire, gjenværende levetid: et nettsted med under fem års leieavtale igjen trenger ikke en tjueårs teknologi – ta det billigste alternativet for den gjenværende perioden. Etter fire trinn er det lite rom for argumentasjon.

Fem obligatoriske elementer i spesifikasjonen

Ved svak nettplikt skal spesifikasjonen angi plikten, ikke bare kapasiteten. Fem elementer er obligatoriske, og hvis du utelater noen, kommer du tilbake til den atten måneder lange feilsyklusen. For det første, nettilgjengelighet som en prosentandel, med rapporteringsperioden oppgitt - månedlig eller årlig, siden de to produserer svært forskjellige tall - og dette elementet alene bestemmer om batteriet flyter eller sykluser. For det andre, lengste enkeltavbruddsvarighet og gjennomsnittlig avbrudd per dag, oppgitt separat: den første bestemmer kapasiteten, den andre bestemmer syklusens levetid, og de fleste spesifikasjonene fanger bare opp den første. For det tredje, tilgjengelig ladevindu per dag, som setter kravet om ladeaksept; under seks timer er hurtigladeteknologi obligatorisk eller batteriet når aldri fulladet. For det fjerde, områdets temperaturområde, angitt som skapinteriør i stedet for utendørs, med sommertoppen, fordi skapinteriør vanligvis går mer enn 10 °C over omgivelsene. For det femte, mål levetid og gjenværende tomteleie, så en tomt med tre års leietid igjen er ikke utstyrt med et tjueårs batteri - det er ikke klokskap, det er sløsing. Med disse fem oppgitt, kan ikke budgivere lenger skjule seg bak en enkelt setning om fire timers backup, og evalueringen har et sammenlignbart grunnlag. Mange prosjekter mislykkes ikke fordi feil produkt ble valgt, men fordi avgiften aldri ble spesifisert, så leverandørene siterte mot den mest gunstige forutsetningen mens operatørene drev nettstedet under den minst gunstige virkeligheten. View Telecom Backup Power Selection