通信运营商动力配套建设研究

郑琦

中国移动通信集团浙江有限公司杭州分公司，310000

摘要：随着通信运营商业务的发展和演进，其对动力配套的建设需求也在不断发生变化。随着GSM、TD-SCDMA、WLAN和LTE等多网络的发展和节能减排工作的开展推进，无线网络工程建设对配套资源需求越来越高，为了适应多网络的发展，急需开展动力配套设备发展、配置等方面的研究，以满足多网络建设的需求。因此，分析了移动通信运营商的动力配套建设所面临的问题和解决，希望能为其工作提供一点参考。

关键词：通信运营商；动力；配套建设

目前，我国通信基站新型基础设施建设正在加快推进。随着基站设备的大量投入使用，高能耗问题日益突出。众所周知，与4G基站相比，通信基站的功耗大幅增加。此外，不同通信基站建设现场对配套动力动力的需求差异很大。因此，在供电和机房配套设施建设中，通信基础设施供应商面临巨大挑战。

1、动力配套建设需求

动力需求主要涉及3个方面：外市电需求、蓄电池容量需求、开关动力模块需求。

1.1外市电容量需求分析

结合通信 设备功耗情况，通过外电容量计算公式“市电引入容量=（P通信设备+P电池充电）/0.9+（P空调+P照明+P其他耗电）/0.95”确定通信站点的外电需求。

市电引入容量根据基站远期规划容量配置，在通信负载最大功率工作时还需要同时满足蓄电池充电及环控系统最大负荷需求，同时在前期网络建设阶段，考虑后期的网络扩容需求，外市电容量应至少预留1.5 kVA的容量。

1.2蓄电池容量需求分析

根据GB 51194-2016 通信动力设备安装工程设计规范，通信 试验网设备功耗情况及后备时长等因素确定蓄电池改造方案。电池容量计算公式为：

*Q：蓄电池组总容量（Ah）；K：安全系数，取1.25；I：负荷电流（A），区分一次下电与二次下电的负荷电流；T：放电小时数（h），区分一次下电与二次下电的放电小时数；η：放电电容系数，区分一次下电与二次下电的放电电容系数；t：实际电池所在地最低环境温度系数，所在地有取暖设备时按15 ℃考虑，无取暖设备时按5 ℃考虑；α：电池温度系数（1/℃），当放电小时率≥10时，取α=0.006；当10＞放电小时率≥1时，取α=0.008；当放电小时率＜1时，取α=0.01。

1.3开关动力模块需求分析

结合机房内设备功耗情况，确定机房内的开关动力容量需求：开关动力的整流模块容量采用n+1（n≥1）配置方式。其中主用整流模块总容量应按负荷电流和蓄电池均充电流（10 h 充电电流）之和，并考虑0.95 的有效系数确定。n=主用整流模块总容量/50，向上取整。

2、通信运营商动力配套建设方案

2.1 蓄电池组配置解决方案

a）新增蓄电池容量的需求按照设备最大功率配置。

b）蓄电池均充电流按10 h充电电流计列。

c）计算得出电池容量需求后，在“配置电池容量（Ah）”满足“备电电池容量需求（Ah）”要求的基础上，通过新增或替换电池的方式，最终确定配置的电池规格和数量。

d）新增或替换电池，应考虑机房或新型一体化机柜安装空间的限制。新型一体化机柜电池柜单柜一般只能安装150 Ah的电池组。

2.2 开关动力需求解决方案

已有站址优先考虑现有动力扩容，根据现有和新增设备负荷需求，考虑蓄电池充电电流，判断现有开关动力是否满足需求，若不满足需求则有以下方案。

a）依据N+1 的配置原则，对整流模块进行扩容，扩容模块必须与原有型号完全一致；N=主用整流模块总容量/50，向上取整。

b）若满架容量较小，无法扩容，则考虑替换或新增开关动力。

c）若现有动力整流模块停产无法扩容，也考虑替换或者新增。

d）按照设备最大功率配置。

2.3 外市电需求解决方案

外市电引入应遵循如下原则。

a）新建的DU 集中机房或普通机房应尽量引入一路三类以上（含三类）的市电动力，重要的DU 集中机房应自建变压器。

b）利旧现有站址的情况下，如不满足交流引入功率要求的基站，应对外市电引入进行改造。

c）对于AAU拉远站址，可以考虑引入单相市电动力。

d）机房设置在学校、工厂等公用建筑，可以考虑借用业主电。

e）机房设置在居民楼或者小商铺等本身市电容量冗余并不充裕的区域，尽量考虑从供电局直接报装电。

3、通信运营商动力配套节能技术

3.1开关动力设计休眠模式

在设计通信基站通信动力系统开关设备整流模块的容量时，需要同时考虑设备负载电流和电池充电电流，从而形成开关动力的休眠模式。现阶段，通信基站的实际负载电流和电话流量很少能达到设计值，供电系统相对稳定，很少出现动力故障，这都降低了电池的充电频率和时间。据统计，大多数通信基站通信动力系统的开关设备整流模块负载率≤50%。开关动力的休眠模式可以通过设备负载电流的变化来调整开关设备的整流模块数量，使开关设备的部分整流模块处于休眠状态。在满足开关装置整流模块的负载率要求的基础上，开关装置处于最佳工作效率，从而实现节能目标。假设通信基站通信动力系统的开关设备配备了六个50 A整流器模块和一组500 A·h电池，则可以通过开关动力的休眠模式关闭两个整流器模块。开关设备整流器模块的负载率为50%，通信基站通信动力系统的日均节电量为11.3kW。据统计，在通信基站机房空调系统中应用开关动力休眠模式，可使年均节能效率提高1%-2%。

3.2直流远程供电技术的应用

随着通信技术和业务的不断发展，越来越多的小型通信基站开始进入通信基站系统，这将形成宏观和微观相结合的超密集组网模式。如果继续使用传统供电方式为小型通信基站引入电力资源，将增加通信基站通信供电系统的建设成本，不利于实现节能降耗目标。直流远程供电技术是指以供电条件好、供电容量大的大型通信基站作为集中远程供电的主要节点，通过链式结构和星形结构向周边小型通信基站提供远程供电，实现电力资源共享。在上述直流远程供电模式下，可以通过网关远程关机技术关闭服务负载较小的小型通信基站，实现供电系统的动态控制和调整。

3.3电池动力调峰技术的应用

通信基站通信动力系统对市电的引入容量有很大的需求，这将增加现有站点容量增加的压力。阶梯电价政策的结果是，通信企业的电费成本将在高峰期大幅增加。如上所述，通信基站配套基础设施能耗的约50%是主要通信设备的能耗。主要通信设备的功耗需求通常根据设备的额定功率设置，导致每个主要通信设备实际功耗大多为设置功耗需求的40%至50%，这意味着库存基站的蓄电池容量存在大量过剩，并且大多数电池处于无需常年运行的状态，即蓄电池。电池调峰技术的应用有利于激活蓄电池的储能和放电能力。具体来说，它可以在用电高峰期通过蓄电池储能来补偿市电，同时完成通信基站配套基础设施的供电。在用电高峰期，利用电池组进行充电和储能，实现错峰供电，降低通信基站通信供电系统高峰时段的容量需求，节约用电成本。

3.4智能增压技术的应用

智能升压技术是指在通信基站通信动力系统中增加智能升压功率模块，通过调整DC/DC电路控制脉冲来提高输出电压，实现所需电压的输出模式管理。智能boost技术的应用不需要改变通信基站通信动力系统的电缆路径。它可以将-48 V直流动力线的线路损耗降低30%至50%，并将动力线的供电距离延长100%至120%。

3.5绿色电力的应用

绿色电力在通信基站通信供电系统中的应用可以实现节能降耗和清洁电力资源的目标。由于风力发电技术应用的可靠性和稳定性较差，现阶段广泛使用的绿色电力是太阳能发电电力资源，包括离网太阳能供电系统和场地堆放系统。离网太阳能供电系统是指在照明充足的地区建设太阳能供电系统。它通过太阳能为通信基站通信供电系统提供电力资源，不与常规电网相连。它可以实现传统电力资源的100%节约。场地堆放系统是指在通信基站建筑的屋顶和地面上建设光伏发电系统，以通过太阳能补充通信基站通信电力系统的常规电网电力资源。假设通信基站建设区域的日均照明有效持续时间为5小时，1 kW太阳能电池板的日均节能为5 kW。此外，氢燃料电池也是一种绿色能源，可以通过氢和氧的化学反应产生电能，并用于电池。

结语

通过以上分析，如果能够在基站电力支撑工程建设中解决这些问题，不仅将提高基站动力配套系统的安全性、可靠性、合理性、可扩展性和经济性，也是中国移动“绿色行动计划”在实际工作中的具体体现。

参考文献：

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