開關電源高效模塊節(jié)能改造應用

【摘要】 本文通過對基站開關電源模塊配置進行改造，將高效模塊應用在現(xiàn)網的開關電源設備中，在滿足目前現(xiàn)網實際應用的前提下，實現(xiàn)了節(jié)約能耗的目的。

【關鍵詞】 高效模塊 節(jié)能

一、背景

目前基站設備的耗能主要為開關電源及空調的能耗，開關電源系統(tǒng)效率的高低決定了相同負載情況下開關電源耗電的高低，相比不計器件損耗，整流模塊效率決定了基站耗電量的高低。普通模塊效率最大為91%，高效模塊效率均值達到96%，且高效模塊的最高效率點出現(xiàn)在20%-90%負載率區(qū)間之內。

二、實施

2.1節(jié)能改造技術原理

在通信電源容量選擇時，需要保證負載最大功耗狀態(tài)下的供電，同時有足夠的容量用于電池充電，再考慮N+1冗余。這樣，系統(tǒng)日常運行時的負載率往往較低，無法達到標稱的系統(tǒng)效率。艾默生高效模塊配合休眠節(jié)能技術可以根據負載大小控制實際工作的整流模塊個數(shù)，一套開關電源內配置一個或兩個高效模塊，其余使用普通模塊，高效模塊在系統(tǒng)中被定義為優(yōu)先工作模塊，這樣在系統(tǒng)休眠只有一個模塊工作時也能夠保持最高工作效率，達到了提高系統(tǒng)效率的目的。該技術具有如下特點： 1、工作的整流模塊運行于最佳效率點附近。系統(tǒng)通過關閉部分整流模塊（休眠），將負載集中于少數(shù)幾個高效模塊。根據負載變化，動態(tài)調整實際運行的模塊數(shù)量。2、休眠模塊的功耗降到最低。新高效模塊休眠技術不同于傳統(tǒng)的僅關閉模塊DC/DC的“遙控關機”功能，而是通過在整流模塊內增設直流側輔助電源，使其在休眠時能夠完全關閉功率電路（包括DC/DC及AC/DC），從而使休眠模塊達到最佳的節(jié)能狀態(tài)。3、系統(tǒng)安全保護。當系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)將自動從節(jié)能模式自動轉換為正常供電模式，待告警消除后模式又將自動進行切換。

2.2改造具體實施方法

艾默生開關電源的高效模塊與休眠節(jié)能技術混用改造涉及整流模塊及監(jiān)控模塊的硬件改造和軟件升級。硬件改造需要將更換普通模塊更換為高效模塊，監(jiān)控模塊軟件需要升級新版本和處理相關參數(shù)設置。

2.3改造試驗站相關數(shù)據

試驗基站基本情況：

1、基站主設備配置情況。攔馬莊基站為2G+3G基站，配置為S335，2G機柜RBS2206DC三個，TRU類型為DTRU，已開通EDGE。3G機柜普天1109A一個。

2、基站后備電源配置情況。艾默生PS4850/2900-X3開關電源一套；雙登GFM-500AH電池兩組。

測試數(shù)據：

1、改造前耗電量。7月5日安裝電表，跟蹤開關電源交流耗電數(shù)據到7月11日，共計6天，電表讀數(shù)為4964，共計耗電403度。

2、改造后耗電量。7月11日我們現(xiàn)場加裝高效模塊并調整參數(shù)設置，開關電源開始工作在高效模塊和休眠模式混用下，持續(xù)到7月17日，電表讀數(shù)為5348度，共計耗電384度。

3、綜合數(shù)據記錄

從以上數(shù)據及圖表看，這臺開關電源改造后平均日節(jié)電3.7度左右，理論全年節(jié)省耗電1350.5度，那么單站改造后一年應該能節(jié)約1500元左右的電費。

三、測試結論

結合目前我市基站電源設備配置情況，絕大多數(shù)基站的后備蓄電池都在2組500AH左右，而負載電流又多在100A以下，模塊按照N+1的原則配置，N為（負載電流+C10）/50，在蓄電池組未充電的情況下，模塊的工作效率不高，并且隨著后備電池及負載容量的不斷增加，開關電源模塊的數(shù)量也相應在增加。開關電源節(jié)能的效果取決于模塊數(shù)量及負載電流的大小，在浮充狀態(tài)下，相同負載電流的電源系統(tǒng)模塊開啟得越多，模塊的帶載率越低，損失的能耗就越大，但為保證能夠在市電恢復時給后備電池快速充電，模塊數(shù)量又不能缺少。從試驗數(shù)據上看，開關電源高效模塊節(jié)能技術很好的解決了這一問題，既能確保大容量電池在市電恢復后快速充電，又能在充電過后市電正常時降低開關電源無謂能耗，使模塊工作在最佳效率點，達到了節(jié)能的目的。數(shù)據顯示對電源設備進行高效模塊及節(jié)能混用改造，能夠達到節(jié)能降耗的目的，目前全網艾默生電源占比為47%左右，數(shù)量達到580臺，如采用高效模塊，則全網艾默生電源平均年節(jié)能783290度左右，折合電費約80萬，而模塊成本一次性投資（每個基站使用1個，單價2650）153.7萬，模塊壽命12年，則預計在其生命周期內能節(jié)約電費800萬左右。