近年来世界范围的地震、台风、洪涝等各种地质气象灾害频发。因供电中断、光缆受损,通信失联,极大影响抗灾救险工作。中国移动集团在“5.12”大地震后首先提出建设一批可以对抗地震、水灾、台风、冰雪等地质气象灾害的特殊通信基站——超级基站。
目前,中国移动已经在全国部署建设了超过1500个抗灾超级基站,分布在全国各地(江苏约30多个)。超级基站作为中国移动在抗灾减灾、保障通信方面的有益探索正发挥积极的作用。据了解,超级基站的设计目的是“地震震不倒、洪水淹不着,台风吹不垮、冰雪冻不坏”。
但是,超级基站依然受到供电续航能力的限制,引入绿色环保、节能减排、超长时间供电的新一代清洁能源氢(甲醇)燃料电池作为通信网络的后备/应急电源,被认为是可行方式。中国移动江苏公司宿迁分公司(宿迁移动)对此进行了试点,效果显著。
与此同时,甲醇燃料电池装备超级基站应用,虽然提升应急保障跃上新的台阶,但只能维持百人以内的紧急通话,而创新“超级应急通信网络”的思路和预案,将原单一超级基站功能和容量将扩大至成千上万倍。
超级基站供电能力存上升空间
超级基站屋顶安装卫星天线提供传输通道,站内通信设备按常规配置,传输实现光纤双路由保护,且基本构成区域全环网路,装备大容量胶体蓄电池和柴油发电机。平时,卫星天线分配2M传输与北京总部卫星调度指挥中心握手沟通,设备处于待机状态。
当紧急状态发生时,如地面超级基站传输与核心交换机房链路中断时,传输可自动切换到卫星链接2M通道,并支持本地交换、无线Abis传输、拥塞触发HLR、接入等级控制等功能,可以维持该超级站覆盖区域内指定授权手机间相互通话及并与外界通信。如果地区核心机房也遇故障或破坏,依然可以通过北京卫通站进行联络,最后还有直接卫星电话。
但这一切必须在有电的基础上。超级基站其他抗灾优势是:按照10级防震需求框架设计,抗震好;二层机房设备高于地面4米,防洪涝;大容量蓄电池+固定柴油发电机后备电源系统,配置高;供电续航能力基本满足对抗自然灾害的初期要求(其传输构架如图1所示)。
因此,如果灾难期间超级基站外部供电线路因灾受损中断,依赖大容量蓄电池为通信、传输和卫星设备只能提供约20小时左右的电源,如外电难以短期恢复,则需要通信维护人员赶赴现场启动小型燃油发电机连续发电,否则该站将停止运行。如果此时通信设备或传输光缆受损故障,通信部门可以立即组织抢修恢复,但供电故障只能等待供电部门解决。
宿迁移动试点甲醇燃料电池
江苏省宿迁市位于我国四大地震活跃带,又地处古黄河流域平原地势,历史上多曾遭遇洪涝。因此,宿迁移动建设了三座上述超级基站,于2013年8月在市区内的两座配备了当今世界较先进成熟的新能源氢燃料电池(实为甲醇燃料电池)。
经过一年多测试和试运行,验证了其一次性可维持约40~70小时连续供电等诸多优越特性。如遇紧急状态,外部供电难以短期恢复,两天后只需维护人员赶到现场添加事先存放的燃料,供电将持续10天以上,无需人工值守则能保障该站按需运行,超级基站将发挥更大的作用。试验期内又进行了连续1000小时不间断发电的压力测试,达到预期效果。
同时还对氢燃料电池在通信网络各类型站点应用开展一系列有益的探索和尝试,在替代铅酸蓄电池和燃油发电机实现环保减排,在提升基站环境温度减少空调运行节省电能,以及各类重要基站、湖心岛站、传输汇接和宽带接入节点等多个特殊场景供电保障等方面的应用,均取得良好的效果,并在提供优质通信服务的基础上为企业在带来较高的经济效益和社会效益。
通过实践,新能源氢燃料电池推广应用,将“颠覆通信传统后备供电构架”和“变革通信行业能源消费结构”。