開關(guān)電源節(jié)能原理及現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備節(jié)能改造

【摘 要】本文主要闡述的是開關(guān)電源節(jié)能原理，并研究如何實現(xiàn)現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備節(jié)能改造，依次從節(jié)能的必要性、方法、手段展開分析，同時，針對開關(guān)電源節(jié)能的原理及現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備節(jié)能改造，提出合理的建議與手段。

【關(guān)鍵詞】開關(guān)電源節(jié)能 現(xiàn)網(wǎng)節(jié)能改造 通信

一、前言

改革開放以來，我國的經(jīng)濟(jì)成就舉世矚目，但環(huán)境問題也越來越嚴(yán)重，引起大家的高度重視 ，2007年世界經(jīng)濟(jì)論壇《全球風(fēng)險報告》 中指出：21世紀(jì)全球面臨的最嚴(yán)重挑戰(zhàn)之一就是氣候變化。2014年11月12日中美兩國在京共同發(fā)布《中美氣候變化聯(lián)合聲明》，中國計劃到2030年將非化石能源比重提高到20%左右。十一五 期間，中國政府在節(jié)能減排上要求國內(nèi)能耗降低20%，主要污染物排放總量減少10%。同樣在嚴(yán)峻的節(jié)能減排壓力下，各通信行業(yè)運營商越來越重視設(shè)備的節(jié)能，將節(jié)能作為首要的發(fā)展方向。在這個背景下，對開關(guān)電源提出了極高的節(jié)能要求，努力開發(fā)節(jié)能的產(chǎn)品和尋找現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備的節(jié)能改造方法。

二、開關(guān)電源節(jié)能原理分析

（一）開關(guān)節(jié)能的原理

通信開關(guān)電源節(jié)能的關(guān)鍵是要提高系統(tǒng)的整體效率。通常開關(guān)電源的節(jié)能主要在兩個原理：第一個最直接的節(jié)能原理是提高整流器的效率。通過技術(shù)改進(jìn)提高整流模塊的整體效率特性、降低模塊功耗等措施，從最初至今，整流器的效率已經(jīng)在原有的基礎(chǔ)之上提高了百分之十，達(dá)到96%。隨著技術(shù)的進(jìn)一步成熟和器件成本的下降，相信不久以后，規(guī)模應(yīng)用將成為現(xiàn)實。開關(guān)電源節(jié)能的另一個節(jié)能原理是通過電源模塊的休眠管理，提高運行模塊的負(fù)載率可以提升系統(tǒng)實際的工作效率。

（二）開關(guān)節(jié)能的具體方法

如今，越來越多的行業(yè)開始廣泛應(yīng)用開關(guān)電源，其具體發(fā)展要求是，輕量化、小型化、高頻化等。但是，隨著開關(guān)電源的頻率迅速提高，所產(chǎn)生的損耗也逐漸加大，因此需要考慮相關(guān)節(jié)能的方法。首先應(yīng)該對開關(guān)電源的損耗進(jìn)行系統(tǒng)的分析，要想達(dá)到上述發(fā)展要求，需要將開關(guān)電源的工作頻率由低頻轉(zhuǎn)向高頻。例如采用硬開關(guān)技術(shù)，這種技術(shù)損耗量小于線性電源采用串聯(lián)電阻改變電壓的方式，但隨著工作頻率的提高，相應(yīng)的損耗依然會增加。其次，采用軟開關(guān)技術(shù)，能有效提高開關(guān)電源的頻率，也能降低開關(guān)電源的損耗，提高整體效率。軟開關(guān)技術(shù)是使用電感諧振及電容，將變壓器中的開關(guān)器件中電壓按照準(zhǔn)正弦規(guī)律進(jìn)行變換，讓開關(guān)管在電流為零的情況下立即關(guān)斷，在電壓為零的情況下立即開通的方法。最后，采用零開關(guān)技術(shù)，其主要在電路中增加電容或電感等相關(guān)儲能元件，具體分為零電流、零電壓開關(guān)。零電流開關(guān)指的是當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷或開通的時候，讓電流為零。零電壓開關(guān)指的是當(dāng)開關(guān)管關(guān)斷或開通的時候，讓電壓為零。這樣可以最大程度降低開關(guān)損耗，起到節(jié)能的作用。

二、現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備節(jié)能的必要性

隨著世界經(jīng)濟(jì)特別是發(fā)展中國家經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，全球能源消耗總量不斷攀升。根據(jù)全球能源機構(gòu)統(tǒng)計，近些年來，全球能耗高達(dá)82%，造成二氧化碳排放量高達(dá)80%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過預(yù)想的估計，因此，節(jié)能是現(xiàn)階段的主要任務(wù)。如何采取有效的方法使現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備最大程度的節(jié)能非常必要。能源的消耗一方面導(dǎo)致了溫室效應(yīng)和一系列的自然災(zāi)害，另一方面其與制造業(yè)、工業(yè)等成本的價格息息相關(guān)。所以，環(huán)境問題及氣候變化問題成了人類面臨的重要的挑戰(zhàn)，全社會也越來越重視節(jié)能。從全球范圍來看，通信行業(yè)與煤炭、有色、鋼鐵等行業(yè)相比，雖然不是能耗、排放問題最突出的行業(yè)。但一些數(shù)據(jù)顯示，一些通信行業(yè)的能耗也很大，某些運營商在全國企業(yè)能耗排行榜中排名靠前。政府在國際組織上的節(jié)能承諾，社會、公眾的重視形成對運營商的節(jié)能壓力越來越大。由于全球資源價格持續(xù)上漲，新的市場逐漸開闊繼而大大提高了網(wǎng)絡(luò)的擴容性。而我國通信企業(yè)整體仍處于發(fā)展階段，在增大網(wǎng)上運行設(shè)備容量的時候必然導(dǎo)致能耗需求也擴大，給運營商帶來了長期的財務(wù)壓力。為了應(yīng)對氣候及能耗的挑戰(zhàn)，電信行業(yè)各主流運營商、設(shè)備商先后啟動節(jié)能減排計劃。近10年來已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，技術(shù)的進(jìn)步與產(chǎn)品的更新?lián)Q代使單位能耗持續(xù)下降，領(lǐng)先的運營商取得了超過50%的節(jié)約。

三、現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備節(jié)能手段

（一）通信網(wǎng)絡(luò)中基站設(shè)備節(jié)能

基站設(shè)備分基帶、射頻和饋線三部分，其中能源消耗量占首位的是射頻部分，超過能源消耗量的百分之八十。但是，在射頻部分中，功放耗能幾乎占射頻部分的一半，因此，提升基站設(shè)備能效的關(guān)鍵點就是提高功放效率。而提高功放效率的方式有多種，比如，有智能減壓、智能匹配、新型高效功放等，但多載波技術(shù)是提高功放效率的最直接的辦法之一。

（二）通信網(wǎng)絡(luò)中站點節(jié)能

一般來說，通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能主要是站點的節(jié)能。站點的節(jié)能可以從兩方面來分析：網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜途W(wǎng)元。網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墓?jié)能就是通過減少站點來提升單位話務(wù)量能效。以下為通信領(lǐng)域中減少站點兩個有效的手段：⑴規(guī)劃網(wǎng)絡(luò)，降低無效的系統(tǒng)開銷，以最少的站點服務(wù)最多的用戶來提高覆蓋效率。⑵使用Transmitting Diversity、High Receive Sensitivity及 PBT等關(guān)鍵技術(shù)增加設(shè)備本身的覆蓋半徑提高，從而提升基站設(shè)備本身的覆蓋能力。在現(xiàn)實中，將適宜的網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃和較強覆蓋能力的設(shè)備配合使用通常能大幅度實現(xiàn)廣覆蓋場景下四分之一以上的能源消耗節(jié)約，無疑不是一種進(jìn)步。

（三）通信網(wǎng)絡(luò)中新能源節(jié)能

減少碳排放最直接方法就是開發(fā)新能源。如：太陽能、核能、風(fēng)能、潮汐能、生物能源等。企業(yè)減少碳排放的最有效途徑就是選擇無排放能源或者低排放能源。通常在一些邊遠(yuǎn)地區(qū)，風(fēng)能、光能資源比較豐富，可以根據(jù)當(dāng)?shù)貧夂蛞蛩亟ㄒ恍╋L(fēng)、光能源的小型站點。這些新能源小型站點也可能在市電不穩(wěn)定的城區(qū)作為補充能源使用。而對于這些偏遠(yuǎn)的小型站點來講，通常面臨的問題有以下三個方面：第一是引電困難；第二是電網(wǎng)公司引電價格可能過高；第三是小型站點本身的能耗不高，因此，通信運營商往往使用油機系統(tǒng)來解決能耗問題。

只有重視開關(guān)電源節(jié)能及現(xiàn)網(wǎng)設(shè)備節(jié)能的改造，才能有效的利用固有的能源材料，開創(chuàng)新的可再生能源。才能與環(huán)境和諧相處，共同促進(jìn)社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。繼而帶動了通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)能開拓，發(fā)展新用戶、開拓新市場。使用新領(lǐng)域的節(jié)能設(shè)計補充帶網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的需求，減少開關(guān)電源、現(xiàn)設(shè)備帶來的排放壓力。同時設(shè)備廠商及運營需要積極的投入到可持續(xù)發(fā)展、高效節(jié)能的研究當(dāng)中。

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