齐刚　胡鹏涛

【摘要】    基站通信电源系统节能和优化具有很大的发展前景，其设计方案是对通信系统稳定、可靠、持续运行的基础保障。只有不断提升低碳基站电源系统数量，才能够共同努力实现未来“碳达峰”和“碳中和”的目标。因此分析基站通信电源系统的设计方案，为基站通信电源系统的建设提供理论参考。

【关键词】    基站通信电源系统    设计方案    低碳

一、概述

近年来随着5G通信网络发展，各个层级的网络结构也在发生着重大的变化，使得各个层级的网络结构逐步向着汇聚层和接入层聚集，这使得汇聚机房和接入机房的负载增大。同时，汇聚机房和接入机房也面临着设备数量增多，空调数量加大，导致耗电量逐步提升。但是在汇聚和接入层级的电源系统还处于传统的设计思路。

随着新一代网络架构的发展，未来汇聚机房和接入机房的能耗也会快速升高，而针对近年来对于“碳达峰”和“碳中和”的相关要求，在保障汇聚机房和接入机房电源系统稳定工作的同时，需要采用更加节能、环保和低碳的电源系统。

因此对于小型机房通信电源系统的发展和设计方案也面临着更加严峻的考验，。基站通信电源作为网络设备的“心脏”，只有不断的优化基站通信电源的发展方向和设计方案，采用更加安全、清洁和稳定的基站电源系统，才能够保证网络架构的高速发展，通信系统有着重要的保障。

二、通信电源系统的发展

2.1通信电源系统的构成

现有的基站通信电源系统主要由电网对其提供基础能源，通过电力变换设备转换为所需的电源类型，以满足各种设备所需的电压等级，组成系统结构如下图1所示。

2.2基站通信电源系统的节能前景

随着5G网络的高速发展，毫无疑问，数据中心产业发展面临着千载难逢的机遇，但是，数据中心高能耗带来的挑战已经成为数据中心产业发展的制约因素，建设节能、绿色、高效、低碳的数据中心已经必将该产业未来发展的必经之路。但是隨着网络的发展，以及国家近年对数据中心的PUE值的相关要求，数据中心的节能技术有了快速的提升。但是对于基站机房的能耗情况，在基础网络发展中有着非常重要的左右，只有进一步提升基站机房的电源系统结构，才能够进一步降低能耗，向着“碳达峰”和“碳中和”更进一步。

各大通信运营商在发展5G网络建设的过程中，都在进一步提升自有汇聚机房和接入机房的数量，这些机房将用于提升5G网络的接入和汇聚，只有这样，才能够保障5G网络所带来的万物互联和数字化信息的承载[1]。而随着设备数量的增大，相应的功耗提升，必然导致耗电量加大，如何在保证机房设备用电较为安全稳定运行的同时，能够使用更加清洁和低碳的电源系统，将是基站机房电源系统的发展方向和研究的重点方向。

现有大量的基站机房，这些机房的电源系统结构都是较为传统，并且部分电源设备长时间超服务期使用，导致效率较低、故障较多、损耗较大。部分汇聚机房因电源系统结构问题，导致故障率较高，无法满足现网网络设备安全稳定的运行，因此，这就需要对基站机房的电源系统有一个更加深入和全面的分析和研究。

现有的低碳节能技术首先是对基站通信电源系统的能耗监控[2]，这种技术通过对基站机房的电源系统进行远程监控，当电源系统故障时，能够及时掌握各个机房的运行状况，才能够以最快的速度处理故障。同时为了降低汇聚机房和基站机房的电能消耗，通过对机房的空调系统进行改造，使用空调系统远程控制技术，根据机房的温度对基站机房的空调进行远端启、停，这将带来一定的节能效果。针对部分机房温度较高，但是能够满足改造要求的，进行精确送风改造，这种技术能够降低机房温度，进而达到节能的效果。但是现有的节能技术均围绕着对于现有系统的优化和改进。在通信电源系统中，电力变换装置是不可避免的，而各厂家设备的电力变化装置效率参差不齐，使得电源系统自身耗能增大。而随着电源设备的使用，能耗监控系统的能够对电源系统进行实时监控，电源系统的能耗监控设备是不可缺少的单元。要采用低碳环保的电源系统，只有通过提升电源系统的输入端，才能够进一步提升节能效果。

三、基站通信电源系统的设计方案

随着通信系统的发展，各大通信运营商和企业对于自有机房资源建设的目标也逐渐清晰。随着通信网络的不断演进，通信设备的能源需求也在同步增大，但是电源系统如何满足基站机房的使用要求，是基站机房大力发展的瓶颈。

各大运营商加快了5G网络的建设，但是针对原有老旧机房，5G网络建设所面临最大的挑战是电力系统的建设[3]。通信设备能耗增大，使得电力设备增加，同时电力机房面积不足，使得电源系统建设滞后。在通信电源系统设计中，考虑新增电力机房，但是机房承重无法满足电力机房建设要求。

3.1老旧基站电源系统设计

以某重要汇聚机房电源系统改造方案为例，在建设方案设计初期，通过对汇聚机房现状进行了调研，通过分析发现，现有机房面积有限，部分区域能够满足设备安装，但是由于承重有限，无法满足电源系统扩容。对电源系统的详细负载情况进行了调研和分析后发现，现有电源系统耗电量较大，整体耗电量超出了设备用电的40%，导致的主要原因为：

1.部分设备以退出现网，但是设备未断电和拆除，不仅仅占用的空间，同时造成了大量的电能浪费。

2.由于机房所在位置现有市电经常出现短暂性停电，后备蓄电池组长时间运行，致使蓄电池过度使用，并且和其他机房相比，蓄电池充电用能较高。

3.空调系统不具备节能效果，使得空调系统长时间高负载运行，致使耗电量增大。

针对此机房的特殊状况，通过不断的优化设计，最终通过使用太阳能发电和对空调系统进行改造，提升机房的用电系统，进一步保障机房运行安全，并且降低电能消耗。

首先根據机房的停工规律进行摸查，由于市电引入杆路为主干线，检修时需停电，同时无其他市电引接电，并且主要停电时间为夜间。但是现有蓄电池后备时间无法满足停电时长，故导致故障率上升，用户端体验感较差。

通过对老旧设备进行了梳理，将无用设备进行了退网下电，该工作结束后，电源系统的剩余可带负载率提升了5%，能够满足一部分设备用电需求。为了保障机房电源系统不停电的需求，在机房内新增了一台固定式智能柴油直流发电机组，该系统能够直接为直流负载提供电能，同时为蓄电池组充电。并且该发电机组具有低噪音、高效率的特点，使用后带来了明显的效果。

为了进一步提升基站的耗电量，在机房顶新增了太阳能发电系统，该系统的主要功能是对蓄电池充电，通过电源系统远程控制器，早晨通过蓄电池组对设备供电，同时太阳能发电系统也为设备供电。到蓄电池终止放电时，太阳能发电系统为蓄电池组充电。夜间申请了谷峰电价，在部分高电价时段由蓄电池组为设备供电，待低电价时段，由市电供电，同时为蓄电池组进行充电。当市电停电时，所有负载由油机保障电力需求。针对空调系统，通过更换压缩机润滑油、更换压缩机润滑油、更换R407C制冷剂，并进行了空调远控系统，降低了空调系统的耗电量。改造后电源系统结构图如图2所示。

3.2新建机房电源系统设计

在新建基站机房建设的规划阶段，要充分考虑到电源系统的发展前景[4]。充分开了基站机房的近期和远期使用需求，合理规划电源系统，确保新建基站机房电力机房资源充足，同时要对电源类型作合理配置并留有一定的余量。

在具体电源系统设计方案中，要充分考虑到电力机房的未来装机规划，对此类设计方案有以下几点建议[4]：

1.电力机房新增的电力设备要合理规划布局，尽可能避免浪费电力机房资源;

2.电力电缆的路由走线要准确清晰，避免不同建设时期的电力电缆相互交叉、堆积;

3.选址和建设中要提前预留机房承重。

在电源设备的选型中要根据机房实际情况，在前期装机中，尽可能的使用同等效果，占地面积较小的设备，为未来装机需求，提供足够的空间。

四、结束语

随着现有通信网络不断的演进，通信运营商在不断的下沉网络设备，使得汇聚机房和接入机房的功耗增大，同时为实现“碳达峰”和“碳中和”远期目标。本文对基站通信电源系统的现状进行了分析，同时对基站通信电源系统的设计方案提出了几点建议，并结合实际设计案例进行了分析。只有对基站通信电源系统进行精细化设计，才能够在确保通信网络的高速发展的前提下，努力实现低碳、节能的目的。

参  考  文  献

[1]胡鹏涛， 高雅. 面向5G的数据中心供配电系统设计与实现[J]. 电子技术与软件工程， 2019， 000（006）：P.216-218.

[2]陈向明. 浅谈动力环境监控在通信电源系统中的应用[J]. 中国新通信， 2017（11）.

[3]胡鹏涛， 张斌. 通信不间断电源系统的设计 ——以某省运营商机房配套建设为例[J]. 信息与电脑， 2017（17）.

[4]胡鹏涛， 齐刚， 高雅. 通信电源系统的发展和设计方案探讨[J]. 信息通信， 2020， No.214（10）：194-196.

齐刚 （1993）， 男，硕士， 毕业于兰州理工大学，专业是控制工程， 主要从事数据中心与通信机房机电配套方面的设计工作。

胡鹏涛（1989）， 男， 在职硕士， 毕业于兰州大学， 本科所学专业是通信工程， 主要从事数据中心与通信机房机电配套方面的设计工作。