談低碳基站通信電源設計方案范文

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【摘要】基站通信電源系統節能和優化具有很大的發展前景，其設計方案是對通信系統穩定、可靠、持續運行的基礎保障。只有不斷提升低碳基站電源系統數量，才能夠共同努力實現未來“碳達峰”和“碳中和”的目標。因此分析基站通信電源系統的設計方案，為基站通信電源系統的建設提供理論參考。

【關鍵詞】基站通信電源系統；設計方案；低碳

一、概述

近年來隨著5G通信網絡發展，各個層級的網絡結構也在發生著重大的變化，使得各個層級的網絡結構逐步向著匯聚層和接入層聚集，這使得匯聚機房和接入機房的負載增大。同時，匯聚機房和接入機房也面臨著設備數量增多，空調數量加大，導致耗電量逐步提升。但是在匯聚和接入層級的電源系統還處于傳統的設計思路。隨著新一代網絡架構的發展，未來匯聚機房和接入機房的能耗也會快速升高，而針對近年來對于“碳達峰”和“碳中和”的相關要求，在保障匯聚機房和接入機房電源系統穩定工作的同時，需要采用更加節能、環保和低碳的電源系統。因此對于小型機房通信電源系統的發展和設計方案也面臨著更加嚴峻的考驗，。基站通信電源作為網絡設備的“心臟”，只有不斷的優化基站通信電源的發展方向和設計方案，采用更加安全、清潔和穩定的基站電源系統，才能夠保證網絡架構的高速發展，通信系統有著重要的保障。

二、通信電源系統的發展

2.1通信電源系統的構成

現有的基站通信電源系統主要由電網對其提供基礎能源，通過電力變換設備轉換為所需的電源類型，以滿足各種設備所需的電壓等級，組成系統結構如下圖1所示。

2.2基站通信電源系統的節能前景

隨著5G網絡的高速發展，毫無疑問，數據中心產業發展面臨著千載難逢的機遇，但是，數據中心高能耗帶來的挑戰已經成為數據中心產業發展的制約因素，建設節能、綠色、高效、低碳的數據中心已經必將該產業未來發展的必經之路。但是隨著網絡的發展，以及國家近年對數據中心的PUE值的相關要求，數據中心的節能技術有了快速的提升。但是對于基站機房的能耗情況，在基礎網絡發展中有著非常重要的左右，只有進一步提升基站機房的電源系統結構，才能夠進一步降低能耗，向著“碳達峰”和“碳中和”更進一步。各大通信運營商在發展5G網絡建設的過程中，都在進一步提升自有匯聚機房和接入機房的數量，這些機房將用于提升5G網絡的接入和匯聚，只有這樣，才能夠保障5G網絡所帶來的萬物互聯和數字化信息的承載[1]。而隨著設備數量的增大，相應的功耗提升，必然導致耗電量加大，如何在保證機房設備用電較為安全穩定運行的同時，能夠使用更加清潔和低碳的電源系統，將是基站機房電源系統的發展方向和研究的重點方向。現有大量的基站機房，這些機房的電源系統結構都是較為傳統，并且部分電源設備長時間超服務期使用，導致效率較低、故障較多、損耗較大。部分匯聚機房因電源系統結構問題，導致故障率較高，無法滿足現網網絡設備安全穩定的運行，因此，這就需要對基站機房的電源系統有一個更加深入和全面的分析和研究。現有的低碳節能技術首先是對基站通信電源系統的能耗監控[2]，這種技術通過對基站機房的電源系統進行遠程監控，當電源系統故障時，能夠及時掌握各個機房的運行狀況，才能夠以最快的速度處理故障。同時為了降低匯聚機房和基站機房的電能消耗，通過對機房的空調系統進行改造，使用空調系統遠程控制技術，根據機房的溫度對基站機房的空調進行遠端啟、停，這將帶來一定的節能效果。針對部分機房溫度較高，但是能夠滿足改造要求的，進行精確送風改造，這種技術能夠降低機房溫度，進而達到節能的效果。但是現有的節能技術均圍繞著對于現有系統的優化和改進。在通信電源系統中，電力變換裝置是不可避免的，而各廠家設備的電力變化裝置效率參差不齊，使得電源系統自身耗能增大。而隨著電源設備的使用，能耗監控系統的能夠對電源系統進行實時監控，電源系統的能耗監控設備是不可缺少的單元。要采用低碳環保的電源系統，只有通過提升電源系統的輸入端，才能夠進一步提升節能效果。

三、基站通信電源系統的設計方案

隨著通信系統的發展，各大通信運營商和企業對于自有機房資源建設的目標也逐漸清晰。隨著通信網絡的不斷演進，通信設備的能源需求也在同步增大，但是電源系統如何滿足基站機房的使用要求，是基站機房大力發展的瓶頸。各大運營商加快了5G網絡的建設，但是針對原有老舊機房，5G網絡建設所面臨最大的挑戰是電力系統的建設[3]。通信設備能耗增大，使得電力設備增加，同時電力機房面積不足，使得電源系統建設滯后。在通信電源系統設計中，考慮新增電力機房，但是機房承重無法滿足電力機房建設要求。

3.1老舊基站電源系統設計

以某重要匯聚機房電源系統改造方案為例，在建設方案設計初期，通過對匯聚機房現狀進行了調研，通過分析發現，現有機房面積有限，部分區域能夠滿足設備安裝，但是由于承重有限，無法滿足電源系統擴容。對電源系統的詳細負載情況進行了調研和分析后發現，現有電源系統耗電量較大，整體耗電量超出了設備用電的40%，導致的主要原因為：

1.部分設備以退出現網，但是設備未斷電和拆除，不僅僅占用的空間，同時造成了大量的電能浪費。

2.由于機房所在位置現有市電經常出現短暫性停電，后備蓄電池組長時間運行，致使蓄電池過度使用，并且和其他機房相比，蓄電池充電用能較高。

3.空調系統不具備節能效果，使得空調系統長時間高負載運行，致使耗電量增大。針對此機房的特殊狀況，通過不斷的優化設計，最終通過使用太陽能發電和對空調系統進行改造，提升機房的用電系統，進一步保障機房運行安全，并且降低電能消耗。首先根據機房的停工規律進行摸查，由于市電引入桿路為主干線，檢修時需停電，同時無其他市電引接電，并且主要停電時間為夜間。但是現有蓄電池后備時間無法滿足停電時長，故導致故障率上升，用戶端體驗感較差。通過對老舊設備進行了梳理，將無用設備進行了退網下電，該工作結束后，電源系統的剩余可帶負載率提升了5%，能夠滿足一部分設備用電需求。為了保障機房電源系統不停電的需求，在機房內新增了一臺固定式智能柴油直流發電機組，該系統能夠直接為直流負載提供電能，同時為蓄電池組充電。并且該發電機組具有低噪音、高效率的特點，使用后帶來了明顯的效果。為了進一步提升基站的耗電量，在機房頂新增了太陽能發電系統，該系統的主要功能是對蓄電池充電，通過電源系統遠程控制器，早晨通過蓄電池組對設備供電，同時太陽能發電系統也為設備供電。到蓄電池終止放電時，太陽能發電系統為蓄電池組充電。夜間申請了谷峰電價，在部分高電價時段由蓄電池組為設備供電，待低電價時段，由市電供電，同時為蓄電池組進行充電。當市電停電時，所有負載由油機保障電力需求。針對空調系統，通過更換壓縮機潤滑油、更換壓縮機潤滑油、更換R407C制冷劑，并進行了空調遠控系統，降低了空調系統的耗電量。改造后電源系統結構圖如圖2所示。

3.2新建機房電源系統設計

在新建基站機房建設的規劃階段，要充分考慮到電源系統的發展前景[4]。充分開了基站機房的近期和遠期使用需求，合理規劃電源系統，確保新建基站機房電力機房資源充足，同時要對電源類型作合理配置并留有一定的余量。在具體電源系統設計方案中，要充分考慮到電力機房的未來裝機規劃，對此類設計方案有以下幾點建議[4]：

1.電力機房新增的電力設備要合理規劃布局，盡可能避免浪費電力機房資源；

2.電力電纜的路由走線要準確清晰，避免不同建設時期的電力電纜相互交叉、堆積；3.選址和建設中要提前預留機房承重。在電源設備的選型中要根據機房實際情況，在前期裝機中，盡可能的使用同等效果，占地面積較小的設備，為未來裝機需求，提供足夠的空間。

四、結束語

隨著現有通信網絡不斷的演進，通信運營商在不斷的下沉網絡設備，使得匯聚機房和接入機房的功耗增大，同時為實現“碳達峰”和“碳中和”遠期目標。本文對基站通信電源系統的現狀進行了分析，同時對基站通信電源系統的設計方案提出了幾點建議，并結合實際設計案例進行了分析。只有對基站通信電源系統進行精細化設計，才能夠在確保通信網絡的高速發展的前提下，努力實現低碳、節能的目的。

參考文獻

[1]胡鵬濤,高雅.面向5G的數據中心供配電系統設計與實現[J].電子技術與軟件工程,2019,000(006):P.216-218.

[2]陳向明.淺談動力環境監控在通信電源系統中的應用[J].中國新通信,2017(11).

[3]胡鵬濤,張斌.通信不間斷電源系統的設計——以某省運營商機房配套建設為例[J].信息與電腦,2017(17).

[4]胡鵬濤,齊剛,高雅.通信電源系統的發展和設計方案探討[J].信息通信,2020,No.214(10):194-196.

作者：齊剛 胡鵬濤 單位：廣東南方電信規劃咨詢設計院有限公司