電源節(jié)能技術(shù)在通信機(jī)房中的實(shí)踐運(yùn)用分析

楊江

（中時(shí)訊通信建設(shè)有限公司）

電源節(jié)能技術(shù)在通信機(jī)房中的實(shí)踐運(yùn)用分析

楊江

（中時(shí)訊通信建設(shè)有限公司）

通信電源在節(jié)能效果及效益方面，蓄電池恒溫柜加基站升溫、240V直流供電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電這3種節(jié)能技術(shù)均有優(yōu)勢(shì)。通過(guò)移動(dòng)通信機(jī)房中配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及電源產(chǎn)品性能存在的問(wèn)題，本文從電源產(chǎn)品的本體效率，配電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)性調(diào)整，配電系統(tǒng)功率因數(shù)及諧波改善等方面，有針對(duì)性對(duì)電源節(jié)能技術(shù)進(jìn)行分析，并給出各節(jié)能手段的可執(zhí)行方式和具體措施。

通信電源；通信機(jī)房；節(jié)能技術(shù)；實(shí)踐運(yùn)用

1 引言

在通信技術(shù)快速發(fā)展的狀態(tài)下，通信電源行業(yè)也迎來(lái)了新的契機(jī)，環(huán)保、安全、節(jié)能越來(lái)越成為通信機(jī)房中電源產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和配電設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)。壽命短、可靠性差、效率低下的電源產(chǎn)品漸漸地被淘汰，相對(duì)應(yīng)的，人們?cè)絹?lái)越引起重視配電結(jié)構(gòu)的合理設(shè)置及配電系統(tǒng)的資源優(yōu)化。在電源節(jié)能技術(shù)方面，主要涉及到的節(jié)能技術(shù)集中在240V直流供電技術(shù)、開(kāi)關(guān)電源節(jié)能技術(shù)、模塊化UPS（不間斷電源）技術(shù)、蓄電池恒溫柜加基站升溫、諧波治理、EPS（應(yīng)急電源）系統(tǒng)、風(fēng)光互補(bǔ)供電技術(shù)、太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)和蓄電池智能管理及活化技術(shù)等方面。

2 電源產(chǎn)品的本體節(jié)能

2.1 電源產(chǎn)品中存在的問(wèn)題

隨著技術(shù)的發(fā)展，早前使用的電源產(chǎn)品將漸漸地被淘汰。模塊化、智能化、可靠性、高效率等成為電源產(chǎn)品后期的開(kāi)發(fā)重點(diǎn)。但是，不可否認(rèn)的是，通信機(jī)房里有許多將要到期或者是過(guò)期的產(chǎn)品，由于這些產(chǎn)品長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行，導(dǎo)致其不但可靠性極差從而容易引起事故，而且元器件嚴(yán)重老化，驚人的浪費(fèi)能量、效率低下，有巨大的節(jié)能潛力。另外，由于部分通信機(jī)房電源產(chǎn)品的配置容量比較小、初始建設(shè)投資受到限制，后來(lái)隨著通信產(chǎn)品的逐漸增多，這部分電源產(chǎn)品承受較大負(fù)載，不但老化嚴(yán)重，而且運(yùn)行壽命大大縮減。

2.2 分析電源產(chǎn)品的節(jié)能潛力

節(jié)能潛力的分析就是對(duì)電源產(chǎn)品的安全性、智能化、效率提出要求，進(jìn)而使其實(shí)現(xiàn)節(jié)能的目的。電源技術(shù)的精髓是電能變換，即利用電能變換的技術(shù)將電池或市電等一次電源轉(zhuǎn)換成為能適用于各種用電對(duì)象的二次電源。其中，變換后的二次電源和一次電源的能量的比值就稱(chēng)為是效率。效率則反映了電源產(chǎn)品的元器件消耗多少的電能，同時(shí)也反映出了電源產(chǎn)品的節(jié)能潛力。

通信機(jī)房配電系統(tǒng)包括很多電源產(chǎn)品，并且各電源產(chǎn)品在整個(gè)的配電結(jié)構(gòu)中都是相互并聯(lián)和串聯(lián)，單個(gè)產(chǎn)品的效率能直接地反映整個(gè)配電系統(tǒng)的工作效率。雖然個(gè)別產(chǎn)品效率較高，但整合在整個(gè)配電電路中，就大大降低了工作效率。

3 電源節(jié)能技術(shù)在通信機(jī)房中的運(yùn)用

3.1 240V直流供電技術(shù)

3.1.1 240V直流供電技術(shù)的簡(jiǎn)介

UPS供電系統(tǒng)應(yīng)用越來(lái)越多，安全穩(wěn)定運(yùn)行的隱患也越多。IT設(shè)備內(nèi)部電源是一個(gè)可靠性很高的獨(dú)立模塊，核心部分是DC/DC變換電路，只要輸入一個(gè)范圍合適的直流電壓給DC/DC變換電路，就同樣能安全滿(mǎn)足IT設(shè)備工作。采用240V直流供電系統(tǒng)代替交流UPS供電系統(tǒng)是很好的解決途徑之一。

類(lèi)似于傳統(tǒng)UPS供電系統(tǒng)，240V直流供電系統(tǒng)是由多個(gè)蓄電池和并聯(lián)冗余整流器組成的。在正常的情況下，整流器將市電交流電源變換為標(biāo)稱(chēng)電壓。240V的直流電源供給通信設(shè)備，同時(shí)給蓄電池充電。當(dāng)市電停電時(shí)，由蓄電池放電直接為通信設(shè)備供電。240V標(biāo)準(zhǔn)的提出從當(dāng)前大量應(yīng)用的數(shù)據(jù)設(shè)備出發(fā)，在不改變數(shù)據(jù)設(shè)備輸入電源的情況下，可以直接使用該系統(tǒng)來(lái)替代UPS設(shè)備，達(dá)到提高供電可靠性和節(jié)能目的，因而采用240V直流供電系統(tǒng)為IT設(shè)備供電的技術(shù)是可行的。

3.1.2 應(yīng)用240V直流供電技術(shù)的節(jié)能效果及效益

①240V直流供電系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率比傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)要高，可節(jié)約電費(fèi)成本。目前，通信機(jī)房UPS系統(tǒng)中采用了逆變器，由于逆變頻率為工頻50Hz，因此需采用工頻變壓器，由此導(dǎo)致功率因數(shù)和效率較低。②相比傳統(tǒng)UPS的總投資要低。同容量、同后備時(shí)間的240V直流系統(tǒng)比傳統(tǒng)UPS的總投資低10%左右。③相比UPS供電技術(shù)更節(jié)能，平均節(jié)能約為20～35%。

3.1.3 應(yīng)用240V直流供電技術(shù)的建議

240V直流供電技術(shù)作為節(jié)能減排應(yīng)用技術(shù)之一，在保證設(shè)備供電安全可靠性提高的同時(shí)，更貼近了時(shí)代和環(huán)境的需要，不僅能創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益，也能收獲良好的社會(huì)效益，有益于“綠色通信”運(yùn)營(yíng)商企業(yè)形象的樹(shù)立。

3.2 蓄電池恒溫柜加基站升溫技術(shù)

3.2.1 蓄電池恒溫柜加基站升溫技術(shù)的簡(jiǎn)介

蓄電池發(fā)熱量小、對(duì)溫度的敏感度比較高，其對(duì)空調(diào)的要求和基站內(nèi)的其他設(shè)備都存在著比較大的差異，因此在基站內(nèi)部將主設(shè)備與蓄電池隔離，即可大幅提高基站內(nèi)的設(shè)定溫度，使基站空調(diào)能耗降低。

蓄電池恒溫柜主要分為蓄電池恒溫柜專(zhuān)用空調(diào)和恒溫柜柜體兩個(gè)部分。蓄電池恒溫柜專(zhuān)用空調(diào)是按照蓄電池組的型號(hào)和數(shù)量進(jìn)行配置的。柜體為現(xiàn)場(chǎng)制作或模塊化拼裝，其尺寸是根據(jù)蓄電池?cái)[放方式和尺寸而定的。蓄電池恒溫柜加機(jī)房升溫技術(shù)比較簡(jiǎn)單，對(duì)機(jī)房環(huán)境影響較小，實(shí)施方便，節(jié)能效果和機(jī)房環(huán)境溫度相關(guān)，如升高到35℃以上時(shí)，效果顯著。同時(shí)可以和其他方案一同實(shí)施，綜合節(jié)能效果更好。

3.2.2 蓄電池恒溫柜加基站升溫技術(shù)的適用場(chǎng)景

蓄電池恒溫柜節(jié)能減排技術(shù)適合應(yīng)用于：

（1）已有的耗電量比較大的自有室內(nèi)宏基站；

（2）容量較大的共享共建基站中、接入網(wǎng)機(jī)房、模塊局機(jī)房；

（3）已經(jīng)配置1～2臺(tái)制冷量2～3.5kW的民用空調(diào)的基站；

（4）對(duì)于新建的基站，可以參照此技術(shù)的基本思路和原理進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計(jì)。

3.2.3 應(yīng)用蓄電池恒溫柜加基站升溫技術(shù)的建議

蓄電池恒溫柜加機(jī)房升溫技術(shù)充分利用局站內(nèi)各類(lèi)設(shè)備對(duì)工作溫度要求的差異，在保證蓄電池正常運(yùn)行和使用壽命的條件下，適度提升機(jī)房?jī)?nèi)溫度，達(dá)到降低空調(diào)用電量的目標(biāo)。建議對(duì)該技術(shù)進(jìn)行積極試點(diǎn)，適宜選取空調(diào)制冷能耗較大的夏熱冬暖地區(qū)、夏熱冬冷地區(qū)以及溫和地區(qū)的室內(nèi)及室外站點(diǎn)進(jìn)行應(yīng)用。而對(duì)于嚴(yán)寒地區(qū)若非制熱能耗大，不推薦采用該技術(shù)進(jìn)行試點(diǎn)。

3.3 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)

3.3.1 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的簡(jiǎn)介

太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)利用了不同導(dǎo)電類(lèi)型的同質(zhì)半導(dǎo)體材料的光生伏特效應(yīng)。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)包括太陽(yáng)能板陣列、蓄電池、逆變器和控制器等組件，此系統(tǒng)容易受到氣候的影響。目前，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)主要是與其他的供電系統(tǒng)并網(wǎng)應(yīng)用，在電力輸出控制中逆變器是該系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。為了使系統(tǒng)整體的效率得到提高，一般采用以下幾種措施：

（1）通過(guò)最大功率的追蹤技術(shù)來(lái)自尋最優(yōu)的工作點(diǎn)。

（2）補(bǔ)償技術(shù)和自動(dòng)切換。通過(guò)直交流控制器來(lái)自動(dòng)地切換供電電源，并在光照強(qiáng)度不足的時(shí)候開(kāi)啟交流輸入，以自動(dòng)補(bǔ)償蓄電池組的充電閥值，延長(zhǎng)有效日照時(shí)間，最大限度地利用太陽(yáng)能，提高系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率。

（3）配備太陽(yáng)能追蹤采集系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能電池板追蹤太陽(yáng)方向，使太陽(yáng)光線(xiàn)始終能垂直照射太陽(yáng)能電池板，以實(shí)現(xiàn)光伏發(fā)電最大化的機(jī)電控制。

3.3.2 太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的節(jié)能效果及效益

太陽(yáng)能是一種可再生能源。利用太陽(yáng)能進(jìn)行光伏發(fā)電為通信基站內(nèi)的設(shè)備提供電源，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益和節(jié)能減排效果。具體表現(xiàn)在：可靠、安全、耐用、無(wú)需燃料費(fèi)用、維護(hù)費(fèi)用低、無(wú)噪聲污染等方面。

3.3.3 應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)的建議

太陽(yáng)能是人類(lèi)最終可以依賴(lài)的能源，而光伏發(fā)電技術(shù)是太陽(yáng)能運(yùn)用的技術(shù)中最具發(fā)展前景的方式之一。它具有無(wú)噪聲、無(wú)污染、安全可靠、維護(hù)簡(jiǎn)便、建設(shè)周期短、故障率低等優(yōu)點(diǎn)。太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)越來(lái)越顯示出其重要性和發(fā)展?jié)摿?。為提高系統(tǒng)整體效率，建議同時(shí)考慮采用最大功率追蹤技術(shù)、交直流自動(dòng)切換和自動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)、太陽(yáng)能追蹤采集技術(shù)。建議在日照時(shí)間長(zhǎng)且供電保障不夠完善地區(qū)的重要通信局站積極試點(diǎn)應(yīng)用太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)。

4 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)地大物博，區(qū)域廣闊，各地方自然環(huán)境差異很大。因此，具體節(jié)能技術(shù)的選擇和應(yīng)用必須結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況，要因地制宜，不能生搬硬套。

隨著我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，國(guó)家的能源供需矛盾越來(lái)越大，國(guó)務(wù)院對(duì)節(jié)能減排工作高度重視，專(zhuān)門(mén)印發(fā)了《節(jié)能減排綜合性工作方案》。堅(jiān)持節(jié)能減排工作與企業(yè)發(fā)展相結(jié)合、技術(shù)創(chuàng)新與管理創(chuàng)新相結(jié)合、助力社會(huì)節(jié)能與企業(yè)自身節(jié)能相結(jié)合的三大原則，在保證網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行安全的前提下，優(yōu)先選擇投資回收期短、經(jīng)濟(jì)效益高的成熟節(jié)能減排技術(shù)。

[1]李景祿，胡毅，劉春生.實(shí)用電力接地技術(shù)[M].北京：中國(guó)電力出版社，2002.

[2]孫成寶.配電技術(shù)手冊(cè)（低壓部分）[M].北京：中國(guó)電力出社，2003.

[3]呂 威.通信行業(yè)節(jié)能減排工作的思考[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2010，426（10）：15.

TU831.3

A

1004-7344（2016）25-0274-02

2016-8-21

楊江（1971-），男，本科，從事通信工程建設(shè)方面工作。