到21世紀(jì)初至今的10多年里,歐美發(fā)達(dá)國家氫燃料電池開始涉足交通電動汽車動力源和通信設(shè)備后備電源,作為新能源開發(fā)利用替代已經(jīng)普遍使用的燃油發(fā)動機、發(fā)電機和各類重金屬類蓄電池。尤其近幾年,國內(nèi)相關(guān)機構(gòu)也已高度關(guān)注并著手研發(fā)各類試驗樣機進(jìn)行演示。
所有燃料(包括汽油、柴油、天然氣、甲醇(CH3OH)、乙醇、甲烷等)都可用于氫燃料電池,緣由它們都含有“氫”這個能夠產(chǎn)生能量的元素,類型所分,取決于如何從不同燃料中提取“氫氣”的方法、技術(shù)和裝備等。
相比之下,甲醇較其他燃料更“純潔”些。甲醇作為是氫的載體、一種清潔的氫燃料,常態(tài)液體,無需壓力罐裝,專業(yè)防腐料桶裝避免雜質(zhì)污染,在運輸、存儲和添加過程中,比瓶裝純氫氣相對安全,因此,甲醇燃料電池更適合通信領(lǐng)域作為局房基站的后備/應(yīng)急電源。
通信氫燃料電池前景廣闊
專業(yè)通信用氫燃料電池,十多年前始于歐美發(fā)達(dá)國家作為清潔新能源利用而研發(fā),但其因核能利用較普及、供電設(shè)施完善停電故障較少發(fā)生、以及通信服務(wù)規(guī)范不盡嚴(yán)格等因素,因而應(yīng)用燃料電池產(chǎn)品較少,市場潛力較小。使用較多的是在相對欠發(fā)達(dá)的南非、南美、東南亞等缺電的國家,均有幾千套不同型號設(shè)備運行在各類通信網(wǎng)絡(luò),但價格較貴,市場承受力低。
我國跟蹤研究燃料電池已有多年,但進(jìn)展相對緩慢,尤其通信行業(yè)。只近幾年,國家相關(guān)部委、國內(nèi)諸多科研機構(gòu)、汽車制造企業(yè)、以及部分海歸創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊,已意識到氫燃料電池將會帶動節(jié)能減排、綠色環(huán)保、新能源發(fā)展等國家大戰(zhàn)略,紛紛投入資金和力量,引入概念吸收技術(shù),已經(jīng)研發(fā)3~5年,但目前仍處于起點較低的階段。
國家標(biāo)準(zhǔn)化委員會已出臺《通信局用氫燃料電池供電系統(tǒng)》(國標(biāo)征求意見稿),財政部、科技部、工信部等已發(fā)布針對燃料電池在電動汽車應(yīng)用的補貼政策,但扶持通信行業(yè)應(yīng)用政策還是空白。國外先進(jìn)成熟的燃料電池已在中國通信行業(yè)門口徘徊了5年以上,進(jìn)展甚微。
其主要因素就是目前該產(chǎn)品研發(fā)投入未得到市場應(yīng)用的回報,初期價格較高,單個應(yīng)用難以接受,與低廉的蓄電池和發(fā)電機不可抗衡。但是氫燃料電池替代傳統(tǒng)鉛酸蓄電池與柴油發(fā)動機合并后備電源,實現(xiàn)綠色環(huán)保、節(jié)能減排是電源應(yīng)用的革命、能源利用的跨越。
作為電源基礎(chǔ)設(shè)備,氫燃料電池裝備到國內(nèi)所有通信基站、機房、醫(yī)院、銀行、交通、乃至軍用,都將發(fā)揮巨大的作用,因而政治意義重大,社會效益顯著,經(jīng)濟(jì)效益不可估量。
通信領(lǐng)域是使用鉛酸蓄電池和燃油發(fā)電機最集中、量最大的行業(yè),故率先推廣應(yīng)用氫燃料電池、助力該技術(shù)國內(nèi)快速發(fā)展,進(jìn)而推動綠色新能源開發(fā)利用的國家戰(zhàn)略落地,責(zé)無旁貸!
超級應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運而生
由于近幾年國內(nèi)東南沿海多省經(jīng)常遭受臺風(fēng)、暴雨等災(zāi)害襲擊,云南等地頻發(fā)地震,都造成大面積供電中斷和光纜阻斷,大部分通信基站陷于停電退服,當(dāng)?shù)亟M織救援工作相當(dāng)困難。加之多日不退洪水,震后道路破壞嚴(yán)重,供電一時難以修復(fù),延緩并迫使各通信運營商出動大批人力、調(diào)集大量柴油發(fā)電機趟水或克服種種困難運至各通信基站搶,給搶修人員連續(xù)職守不間斷地發(fā)電、以及油料補給,都帶來極大的困難和危險。
超級基站雖配置了大容量蓄電池,一般只能維持一天,普通基站電池最多支撐2~3小時,難以為整個社會組織救災(zāi)提供連續(xù)的有效的通信保障。甲醇燃料電池裝備超級基站應(yīng)用,雖然提升應(yīng)急保障躍上新的臺階,但只能維持百人以內(nèi)的緊急通話,而創(chuàng)新“超級應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)”的思路和預(yù)案,將原單一超級基站功能和容量將擴大至成千上萬倍。
預(yù)案是預(yù)先指定一個抗8級地震超級基站、選擇若干區(qū)域中心重要基站和傳輸節(jié)點為基礎(chǔ)網(wǎng)元,完備其光纜雙路由備份和環(huán)路保護(hù),至區(qū)域核心機房形成硬連接的特殊網(wǎng)絡(luò)(呈虛擬狀態(tài)),各指定網(wǎng)元站點作抗震防洪土建加固改造,并裝備甲醇燃料電池(取代原有的鉛酸蓄電池和固定燃油發(fā)電機),只利用一套衛(wèi)星傳輸通道和直接衛(wèi)星電話,即可構(gòu)建成一個區(qū)域的、超強續(xù)航能力的、平戰(zhàn)結(jié)合的“超級應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)”。
平時,該應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)與大網(wǎng)并存互通承載正常通信業(yè)務(wù),燃料電池待機作為基站常規(guī)后備電源使用。緊急狀態(tài)(即各種地質(zhì)氣象災(zāi)難突發(fā),造成大面積停電、大多數(shù)基站退服)時,各網(wǎng)元燃料電池自動啟動發(fā)電,至少能夠支撐該應(yīng)急通信網(wǎng)及設(shè)備連續(xù)運行兩天以上,能夠為覆蓋區(qū)域內(nèi)成千上萬個移動手機提供相互通信和與外部聯(lián)絡(luò)的緊急服務(wù)。
超級應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)具備三大優(yōu)勢
相比之下,超級應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)具有三方面優(yōu)勢和效益。
一是甲醇燃料電池裝備的超級應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò),應(yīng)對災(zāi)難能力強,保障黃金救援時間通信,相比原單一超級基站覆蓋面積擴大100倍以上,通信容量擴大1000倍以上,通話從原100人擴大到幾萬人以上通信聯(lián)絡(luò),政治意義重大;
二是甲醇燃料電池替代鉛酸蓄電池燃油發(fā)電機,減少鉛等重金屬污染和二氧化碳等次生物質(zhì)排放5倍以上,推動清潔能源應(yīng)用符合國家戰(zhàn)略,綠色環(huán)保,造福人類,社會效益巨大;
三是甲醇燃料電池穩(wěn)定高效,安全可靠,夯實通信基礎(chǔ)設(shè)施提升網(wǎng)絡(luò)運行質(zhì)量,平時作后備電源待機,無能源消耗,節(jié)省空調(diào)用電,緊急狀態(tài)下供電時長由原來1~2天提升至10~20天提高10倍以上,保障通信服務(wù)社會,顯著提升企業(yè)效益和核心競爭力,如約履行社會責(zé)任。
總體而言,引入綠色環(huán)保、節(jié)能減排、超長時間供電的新一代清潔能源氫(甲醇)燃料電池作為通信網(wǎng)絡(luò)的后備/應(yīng)急電源,以裝備衛(wèi)星傳輸設(shè)備的超級基站為中心,預(yù)選城域若干重要基站和傳輸節(jié)點為輔助,并加以抗震防洪設(shè)施改造,配置燃料電池取代大容量蓄電池,完善現(xiàn)行移動通信環(huán)網(wǎng)、雙路由傳輸保護(hù),交換網(wǎng)管中心配以遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng),可以構(gòu)建“平戰(zhàn)”結(jié)合、超強續(xù)航能力的超級應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)。
平時在虛擬狀態(tài),新型超級基站與所有基站一樣承載常規(guī)移動通信業(yè)務(wù),安全高效、節(jié)能環(huán)保,顛覆了傳統(tǒng)落后低效能的蓄電池后備供電構(gòu)架;緊急狀態(tài)(包括各種地質(zhì)氣象災(zāi)害、戰(zhàn)爭等突發(fā)事件)下,如供電、交通和局部通信光纜中斷,受多重保護(hù)的該網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入實戰(zhàn)狀態(tài),能夠確保本地部分通信超長時連續(xù)運行,節(jié)點傳輸盡可能貫通,為覆蓋區(qū)域內(nèi)眾多移動手機提供相互間通訊,并保障衛(wèi)星傳輸通道對外聯(lián)絡(luò)通道和直接衛(wèi)星電話的直接呼叫,為社會各界及時組織自救和互救,贏得生命救助和物資支援的72小時黃金時間。