5G基站供电与制冷节能技术探讨.pdf
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1、信息通信5G基站供电与制冷节能技术探讨张斌(广东省电信规划设计院有限公司福州分公司,福建福州350 0 0 0)摘要:为了进一步提升5G基站运营质量,满足新时期节能减排的需求,在5G基站供电系统以及制冷系统设计的过程中,也需要融入节能技术。文章主要探讨了5G基站节能发展的具体背景,分析了供电节能技术以及制冷节能技术的具体应用情况,并且通过智慧的能源管控体系的应用,意在营造完善的5G基站节能发展系统。关键词:5G基站;供电系统;制冷系统;节能创新中图分类号:TN929.5文献标识码:A随着我国通信技术的不断升级,在2 0 19 年5G通信网络逐步开始商用化,国内的通信运营商也开始加大力度进行5G
2、基础设施建设,因此短期内我国5G基站的数量呈爆发式增长。在当前严峻的发展环境下,5G通信基站的供电系统和制冷系统,也需要积极地向节能减排方向进行靠拢。本文从理论分析和文献研究的角度出发,阐述了5G基站供电和制冷节能技术的具体应用情况,为相关工程提供有力的参考。1基础背景分析2021年初,习近平总书记在中央财经委员会第9 次会议上强调进一步实现碳达峰、碳中和是一项持续性发展任务,同时也是经济社会系统性变革的重要举措,为推动双碳政策的快速落实,要及时抓住新时期社会发展重点,加大力度做好基础设施,建设节能减排以及产业结构调整的创新。随着5G通信技术的广泛应用,通信设备在运行过程中产生的能耗、功率密度
3、也在显著增强,单个通信基站的功耗成倍上升,为了进一步满足新时期基础设施节能减排建设的需求,同时维持5G基站正常的运转,必须要落实好常规节能体系的创新。而5G基站的节能创新必将为我国通信领域的持续性发展奠定良好基础。25G基站供电及制冷系统的节能技术应用策略2.1供电系统的节能创新目前已有的系统节能体系,主要以电源设备能效提升和新能源引入为主,同时还可以结合用电高峰期进行错峰用电规划。2.1.1进行高频开关电源的优化高频开关电源系统的运行质量将直接影响整体系统的运行稳定性,而从高频开关自身的角度进行优化,需要结合其核心结构整流器的运行效率进行分析,进一步提升整流器的运行效率。也可以增强高频开关电
4、源的运行稳定性,而当前的绝大部分通信基站会通过设置几余配置,而基站在实际运行的过程中,通信设备负载电流通常工作在整流器的50%负载率以下,这使得通信基站闲置的过程中会进一步降低负载率。高效整流器的效率远远大于普通的整流器,但是在前期采购的过程中投入成本也较高,使得大部分运营商户在采购的过程中望而却步。因此当前诞生了多种类型的技术体系,用于进行成本和性能的平衡。例如整流器智能休眠技术、高效整流器与普通整流器混插技术,以满足运营商的性价比需求。整流器智能休眠技术主要是以监控系统为主体,综合开关电源都具体运行状态分析负载率,若负载率较低,可以结合实际情况将其中的一部分整流器关闭,使其进入智能化休眠的
5、状态,这种方式可以结合实际使用需求合理的调整,使得系统的运收稿日期:2 0 2 3-0 3-0 8作者简介:张斌(19 8 6-),男,汉族,福建泉州人,本科,工程师,研究方向为无线通信及通信设备环境。2272023年第0 5期(总第 2 45 期)文章编号:2 0 9 6-9 7 59(2 0 2 3)0 5-0 2 2 7-0 3行能效开启的整流器始终处于效率较高的区间,能够进一步增强系统运行质量,而混插技术主要指的是高效整流器和普通的整流器进行综合使用,能够结合电源系统的运行状态和压力,选择某一种类型的整流器进行运作,系统可以结合整流器的类型进行智能识别,若系统运行的负载率较低,那么智能
6、监控系统会开启高效整流器,以便提升系统运行能效,表1则是某48 V整流器的效率分级。表1某48 V整流器的效率分级分级额定单个整流模块额定负载输出电流30 A12100%95.0%93.0%90.0%94.0%92.0%89.0%70%95.5%94.0%90.0%94.0%92.0%89.0%50%96.0%94.0%90.0%94.0%92.0%89.0%30%95.0%93.0%88.0%93.0%90.0%86.0%2.1.2一体化电源设备当前市面上较为流行的5G一体化电源系统,不仅体积较小,重量较轻,更有着较高的效率。同时,5G一体化电源系统可以结合实际情况灵活进行取电安装快速,不需
7、要进行大规模的维护。尤其是可以安装在城市街道、居民楼、弱电井、地下车库等多个复杂的场所,也可以结合不同的安装场所选择壁挂、抱杆、旗装、平装及落地等多种安装方式。该种类型的电源系统在5G微机站中应用得较为广泛,其主要结构由电池模块和电源模块组成,整体外壳为铝制品,能够满足当前的防护等级要求2;从散热方法选择的角度来讲,改变了传统安装散热风扇的散热方式,而是通过隔离设计实现自然散热。电流模块的设计主要是以输入和输出电压作为重点,能够实现多路48 伏直流输出,而输入的电压可以为常规的2 2 0 伏,也可以结合实际情况选择不同的分级功能。另外针对系统的运行稳定性也进行了优化,例如在出现了系统停电时,电
8、源系统还可以综合整体系统的运行状态分析停电时长,及时检测电池电压以及电池容量,然后进行分路下电控制。为了进一步提升电源模块的运作质量,分别结合输入以及输出的需求,进行电量计量功能的分化,能够便于用户进行自主计费。同时系统内部设置了监控单元,通过无线传输以及近距离蓝牙的方式便可以进行人机遥控,不仅可以实现远程维护,更能够实时监测电源系统的运行状态,有效降低了日常维护费用。其主要的节能优势在于结合系统的实际运行需求以及供电需求,合理地进行输出电压的分配,避免能源浪费。2.1.3提供新能源系统单个整流模块额定输出电流 30 A3123Changjiang Information&Communicat
9、ions如图1所示,通过太阳能作为新能源构建供电系统,不仅可以实现设备的常规供电,也可以进行蓄电池组充电3。受到恶劣天气影响,出现光照不足现象时,太阳能将无法满足通信设备的运行负荷,那么上文所论述的智能高频开关电源系统会自动接替新能源系统进行工作。整个系统在运行的过程中能够最大限度利用太阳能,减少电网电力消耗和运行压力。光伏供电系统ACAC市电220V/380V流配电AC部220V/380V移动油机分AC220V/380V图1光伏供电系统结构光伏供电系统的运行需要具备智能化调控的优势,因此输入和输出整流器能够及时监测系统的运行状态,不仅可以合理利用太阳能,让可再生能源的利用更为科学,还可以维持
10、社会的运行稳定性。该种类型的发电系统往往应用在太阳能和风能资源较为丰富的地区,因此可以结合不同5G通信基站的前期规划区域进行供电系统的节能设计。2.1.4错峰供电储能技术综合不同基站的具体运行需求,选择用电低谷阶段,利用通信基站内的蓄电池组进行供电,蓄电池组的配置需要综合高频开关电源系统的额定容量进行分析,在实际使用的过程中,大部分的额定功率是在50%以下,这样能够维持蓄电池组部分富余容量。在电价较高的阶段,电池会承担所有通讯设备或者一部分设备的供电服务,而另外一部分则由开关电源进行直接供电。,此时蓄电池组会进行持续性放电,在这个过程中能够降低市电的使用量,从而进行成本调控。一旦电费价开始回落
11、,处于中游水平,所有的设备或者其中的一部分设备的供电方式转由电池供电,另一部分消耗较小的设备会继续由系统进行供电。其中蓄电池可以结合实际情况维持静止的状态,若电价恢复到平常的低水平阶段,又会转,由开关电源进行系统供电,此时还会同步对蓄电池组进行充电。这种合理利用电价差异的方式,能够提升供电的稳定性,详细的峰谷储能时间和供电情况见表2。表2 峰谷储能时间和供电表序号电价1中2高3低注:/*:必要时2.2基站制冷系统节能创新通信基站往往有大量的电源设备和通信设备,且需要进行长时间运行,运行期间必然会产生较高的温度;同时一部分设备对于存放环境和运行环境有着较高要求,在恒定的温湿度条件下,对于空气的洁
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