Słabe sieci i częste awarie: ustawianie głębokości rozładowania dla afrykańskich stacji bazowych

Artykuł

22 sierpnia 2017 r

Gdy dostępność sieci spadnie z 99% do 60%, akumulator przestaje działać w trybie gotowości i rozpoczyna codzienną pracę cykliczną. Baterie określone w założeniach UPS ulegają awarii w ciągu osiemnastu miesięcy w Nigerii, Republice Południowej Afryki, Ghanie i Tanzanii — problemem jest założenie cła, a nie produkt. W tym artykule określono ilościowo głębokość rozładowania w odniesieniu do cyklu życia i przedstawiono tabelę współczynników wydajności według dostępności sieci.

Jeden akumulator, dwa zupełnie różne zadania

Dzielnice handlowe Lagos, prowincje w całej Republice Południowej Afryki podczas odciążania, Ghana w okresie „dumsorowego” zarządzania obciążeniem, peryferie miast w Tanzanii i Ugandzie oraz miasta w zachodniej Kenii stoją w obliczu tej samej rzeczywistości sieciowej: awaria zasilania nie zdarza się okazjonalnie, a kilka razy dziennie po kilka godzin. Wygląda to na kwestię częstotliwości, ale zastępuje cały tryb pracy akumulatora. Tam, gdzie dostępność wynosi 99%, akumulator rozładowuje się rzadziej niż dziesięć razy w roku i pozostaje w stanie pływającym; Życiem rządzi korozja siatki, a projektowany okres użytkowania wynoszący dwanaście lat w rzeczywistości wynosi dwanaście lat. Tam, gdzie dostępność wynosi 60%, bateria wykonuje codziennie jeden lub dwa pełne cykle — ponad 500 rocznie — a żywotność zależy od liczby cykli. Ten sam produkt może różnić się żywotnością ponad pięciokrotnie w obu przypadkach. Jednak w specyfikacjach zamówienia zwykle podaje się tylko „cztery godziny podtrzymania”, bez wzmianki o cyklach, i właśnie to pominięcie jest powodem, dla którego baterie zużywają się po osiemnastu miesiącach.

Ilościowy związek między DOD a życiem

Wpływ głębokości rozładowania na cykl życia jest silnie nieliniowy i nie jest po prostu kwestią zużycia mniejszej ilości, aby wystarczyć na dłużej. W przypadku konwencjonalnego AGM 30% DOD może dać około 1200 cykli, 50% około 600, 80% tylko około 300 i 100% mniej niż 200. Innymi słowy, podniesienie DOD z 50% do 80% zwiększa energię na wyładowanie o 60%, ale zmniejsza liczbę cykli o połowę, więc całkowita przepustowość w całym okresie użytkowania – liczba cykli razy energia na cykl – w rzeczywistości spada. Ta krzywa wyjaśnia, dlaczego „głębsze wykorzystanie” jest iluzją: po prostu szybciej kupuje zamienniki. Prawidłowym podejściem jest znalezienie DOD, który maksymalizuje przepustowość w całym okresie użytkowania, zwykle pomiędzy 50% a 70%, z zastrzeżeniem ważnego ograniczenia: czasu ładowania po głębokim rozładowaniu. Tam, gdzie sieć jest obecna tylko przez kilka godzin dziennie, pełne naładowanie przy poziomie rozładowania wynoszącym 80% wymaga więcej niż dziesięciu godzin, następny dzień może nie dokończyć ładowania, a akumulator jest chronicznie niedoładowany, co powoduje przyspieszające zasiarczanie – co jest prawdziwym zabójcą.

Dlaczego „cztery godziny rezerwy” nie powiodą się w Afryce

Cztery godziny tworzenia kopii zapasowych to pojemność, a nie żywotność, i nie sprawdzają się przy obciążeniu słabej sieci na trzech ścieżkach. Po pierwsze, całkowicie ignoruje się liczbę cykli: cztery godziny podtrzymania oznaczają w przybliżeniu 50% do 60% DOD, więc przy jednym cyklu dziennie i 365 w roku konwencjonalny AGM, oceniany na 600 cykli, wyczerpuje się w ciągu około dwudziestu miesięcy — prawie dokładnie tyle samo, ile osiemnaście miesięcy obserwowano w terenie. Po drugie, okno ładowania jest niewystarczające: sznur przystosowany do czterech godzin obciążenia zwykle ładuje się w temperaturze zaledwie 0,1°C, więc przejście z 50% do 100% zajmuje ponad dziesięć godzin, podczas gdy sieć jest obecna tylko od czterech do sześciu godzin dziennie; bateria nigdy nie osiąga pełnego naładowania i żyje stale w PSoC. Po trzecie, pogarszają to ciepło: w wielu afrykańskich zakładach panuje temperatura od 35°C do 45°C, a cykl życia w tych temperaturach jest ponownie obniżany. Połącz trzy, a otrzymasz osiemnaście miesięcy. Specyfikacja musi zatem zawierać trzy elementy łącznie: docelową liczbę cykli, dostępne okno ładowania i temperaturę otoczenia w miejscu instalacji.

Współczynniki wydajności według dostępności sieci

Oto tabela, z której możesz skorzystać bezpośrednio. Zasadą jest, że wydajność jest dobierana do dziennego deficytu energii, a nie do godzin podtrzymania. Powyżej 95% dostępności obowiązkiem jest tryb gotowości typu float: rozmiar dostosowany do najdłuższego czasu pojedynczego przestoju obciążenia, utrzymanie DOD w granicach 50% i wystarczająca jest standardowa seria zacisków przednich. Od 80% do 95%, przy mniej więcej jednej przerwie w działaniu trwającej od dwóch do czterech godzin dziennie, należy zastosować współczynnik cykliczności 1,2 oprócz godzin podtrzymania i preferować serie o głębokim cyklu (FTC, 100–170 Ah, znamionowe 1500 cykli lub więcej). W przedziale od 50% do 80% akumulator jest głównym czynnikiem napędzającym codzienną jazdę na rowerze: zastosuj współczynnik od 1,5 do 1,8 i przejdź na ołów-węglowy (LLC, 300–1000 Ah, cztero- do pięciokrotny cykl życia w PSoC) lub LiFePO4 (SDA10, ciągłe wyładowanie 1C). Poniżej 50% obiekt jest faktycznie pozbawiony sieci: rozmiar wystarcza na jeden pełny cykl dziennie plus trzy dni autonomii w przypadku pochmurnej pogody, co oznacza przejście od razu do hybrydowego projektu wykorzystującego energię słoneczną – dodanie samego akumulatora nie jest ekonomiczne.

Drzewo decyzyjne dotyczące wyboru

Skondensuj analizę w czterech krokach, które może wykonać inżynier budowy. Krok pierwszy, dostępność sieci: powyżej 95%, wybierz standardową serię z zaciskami czołowymi 12 V (6-FMX, 50–200 Ah, projektowany okres trwałości 12 lat) przy najniższym koszcie; 80% do 95%, weź głęboki cykl (FTC) lub żel (6-XFMJ, piętnastoletnia żywotność projektowa, tolerancja na ciepło przy niskiej utracie wody); 50% do 80%, weź ołów-węgiel (LLC, dwudziestoletni okres użytkowania, o 30% lepsza akceptacja ładunku, dzięki czemu faktycznie wykorzystywane jest ograniczone okno ładowania); poniżej 50%, przejdź na hybrydę słoneczną i dobierz akumulator do codziennej jazdy na rowerze. Krok drugi, okno ładowania: tam, gdzie obecność w sieci wynosi mniej niż sześć godzin dziennie, dominuje akceptacja ładowania, a ołów-węgiel lub lit przewyższają konwencjonalne AGM. Krok trzeci, temperatura otoczenia: stale powyżej 45°C, preferuj serię ołowiowo-węglową lub wysokotemperaturową; tam, gdzie temperatura jest kontrolowana, można wykorzystać przewagę objętości litu. Krok czwarty, pozostały okres użytkowania: obiekt, któremu pozostało mniej niż pięć lat dzierżawy, nie potrzebuje dwudziestoletniej technologii — wybierz najtańszą, zgodną opcję na pozostały okres. Po czterech krokach nie ma już miejsca na kłótnie.

Pięć obowiązkowych pozycji w specyfikacji

W przypadku słabej sieci specyfikacja musi określać obciążenie, a nie tylko pojemność. Pięć elementów jest obowiązkowych, a pominięcie któregokolwiek powoduje powrót do osiemnastomiesięcznego cyklu niepowodzeń. Po pierwsze, dostępność sieci wyrażona w procentach, z podanym okresem sprawozdawczym – miesięcznym lub rocznym, ponieważ te dwie wartości dają bardzo różne wartości – i sam ten element decyduje o tym, czy bateria będzie działać w trybie pływającym, czy cyklicznym. Po drugie, najdłuższy czas trwania pojedynczej przestoju i średnia dzienna przestojów, podane osobno: pierwsza określa pojemność, druga określa cykl życia, a większość specyfikacji uwzględnia tylko pierwszą. Po trzecie, dostępne okno ładowania w ciągu dnia, które określa wymóg akceptacji ładowania; poniżej sześciu godzin technologia szybkiego ładowania jest obowiązkowa, w przeciwnym razie akumulator nigdy nie osiągnie pełnego naładowania. Po czwarte, zakres temperatur w miejscu pracy, podawany jako wnętrze szafy, a nie na zewnątrz, ze szczytem w lecie, ponieważ we wnętrzu szafy zazwyczaj panuje temperatura o ponad 10°C wyższa od temperatury otoczenia. Po piąte, docelowy okres użytkowania i pozostały okres dzierżawy terenu, tak aby teren, któremu pozostały trzy lata dzierżawy, nie był wyposażony w baterię dwudziestoletnią – to nie jest ostrożność, to jest marnotrawstwo. Mając na uwadze te pięć, oferenci nie mogą już ukrywać się za jednym zdaniem na temat czterech godzin kopii zapasowych, a ocena opiera się na porównywalnych podstawach. Wiele projektów kończy się niepowodzeniem nie dlatego, że wybrano niewłaściwy produkt, ale dlatego, że nigdy nie określono cła, dlatego dostawcy podawali oferty w oparciu o najkorzystniejsze założenia, podczas gdy operatorzy prowadzili zakład w najmniej korzystnych warunkach. View Telecom Backup Power Selection