5G網(wǎng)絡(luò)基站電源配套改造方案探析

唐連雷，王海龍

（吉林吉大通信設(shè)計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

0 引 言

5G建設(shè)將導(dǎo)致基站功耗大幅增加，站點(diǎn)最大典型功耗可達(dá)30 kW以上，平均功耗在20 kW以上，對現(xiàn)網(wǎng)存量站提出了挑戰(zhàn)，在建設(shè)中需結(jié)合電源配套的配置情況給出相應(yīng)的改造思路和方案。

1 改造方案

1.1 外市電改造

外市電的容量需求需考慮機(jī)房內(nèi)設(shè)備功耗、電池充電功率、空調(diào)及照明功耗等[1]。目前，常規(guī)存量站的市電容量在10～20 kVA，而5G系統(tǒng)需求10 kVA市電。當(dāng)市電冗余量不能滿足5G新增的功耗需求時，可考慮如下改造：

（1）變壓器容量滿足需求、引接線徑小于4×25 mm2（鋁纜）時，需更換電纜；

（2）接火點(diǎn)為單相，必須改造為三相電；

（3）在住宅小區(qū)等原采用配電箱引接的地方，需改為變壓器引接；

（4）引接線滿足需求、設(shè)備變壓器容量超負(fù)荷時，需新建一路外市電，同時新增交流配電箱及開關(guān)電源系統(tǒng)；

（5）原有接火點(diǎn)、引接線徑均不滿足需求，需新建一路外市電及配套電源，采用兩套供電系統(tǒng)供電。

1.2 交流配電箱改造

目前，常規(guī)存量站的交流配電箱容量為63 A或100 A，而5G系統(tǒng)交流負(fù)荷需求為10～15 A[2]，建議交流配電箱容量不小于100 A，存量站不滿足此條件的需更換。

1.3 組合開關(guān)電源改造

目前，常規(guī)存量站的組合開關(guān)電源機(jī)架容量為300 A或600 A，而5G系統(tǒng)直流負(fù)荷需求為150 A（含充電電流）。原有組合開關(guān)電源容量或端子配置不足時，可考慮如下改造：

（1）若擴(kuò)容后可滿足需求，可采用擴(kuò)容整流模塊的方案，需注意擴(kuò)容模塊必須與原有模塊保持一致；

（2）若需新增的整流模塊停產(chǎn)，則考慮替換或新增開關(guān)電源；

（3）若擴(kuò)容后無法滿足需求，則考慮替換或新增開關(guān)電源；

（4）組合開關(guān)電源容量滿足而剩余端子不足時，則考慮新增直流配電箱。

1.4 蓄電池改造

目前，常規(guī)存量站的蓄電池容量為300～600 Ah，而5G系統(tǒng)電池需求為400～500 Ah，原有蓄電池容量配置不足時，可考慮如下改造：

（1）有擴(kuò)容空間時，考慮直接擴(kuò)容，需注意核實承重是否滿足；

（2）室內(nèi)場景無擴(kuò)容空間，考慮更換更大容量的蓄電池；

（3）室外場景無擴(kuò)容空間，考慮新增室外柜和蓄電池；

（4）對于機(jī)房空間緊張的站點(diǎn)，可考慮直接將現(xiàn)有鉛酸電池替換為梯次電池，一般梯次電池是同等面積、同等重量鉛酸電池容量的1.5～2.0倍。

1.5 機(jī)房空調(diào)改造

目前，常規(guī)存量站的機(jī)房空調(diào)為3P，而5G系統(tǒng)制冷量需求為1.5 kW。為保證5G和傳輸?shù)仍O(shè)備運(yùn)行的穩(wěn)定性，機(jī)房內(nèi)溫度需保持在5～30 ℃[3]。在選取機(jī)房空調(diào)改造方案時，首先根據(jù)熱負(fù)荷計算公式確定機(jī)房空調(diào)總制冷量需求，然后根據(jù)制冷量總需求和各類型空調(diào)制冷量初步確定空調(diào)配置需求，最后在已有空調(diào)的基礎(chǔ)上確定改造方案。當(dāng)已有空調(diào)不滿足時，需結(jié)合安裝空間的限制，考慮新增空調(diào)還是替換已有空調(diào)的改造方案。

2 案 例

某通信基站現(xiàn)有建設(shè)方式為租賃機(jī)房和樓面抱桿，機(jī)房面積20 m2，有2G、3G和4G網(wǎng)絡(luò)，現(xiàn)新增5G網(wǎng)絡(luò)，增加設(shè)備為1個CU/DU（1 500 W/個）和3個AAU（1 200 W/個）。外市電容量為20 kW，市電引入線徑為4×16 mm2的銅纜，交流引入開關(guān)為63 A，組合開關(guān)電源為滿配600 A、現(xiàn)配150 A，蓄電池組為2組300 Ah，無線后備時間2 h，傳輸設(shè)備直流功耗0.5 kW，傳輸后備時間10 h，空調(diào)為1臺5P，總制冷量為12.5 kW，現(xiàn)有負(fù)荷為26 A，照明功耗500 W，其他耗電300 W。此次新建5G網(wǎng)絡(luò)需對該機(jī)房的配套電源整改如下所述。

2.1 蓄電池組需求

一般計算蓄電池容量的公式為[2]：

由式（1）計算可得蓄電池組容量需求為：

根據(jù)（1）的推導(dǎo)結(jié)果，需要配置2組容量400 Ah的蓄電池組，因此現(xiàn)有2組300 Ah蓄電池組需要更換改造。

2.2 組合開關(guān)電源需求

組合開關(guān)電源的總?cè)萘俊?6+（1 500+1 200×3）/48+2×400/10=212 A，現(xiàn)配容量為150 A，需擴(kuò)容改造。按照整流模塊50 A/塊，再考慮N+1備份的方式需增加3塊。

2.3 空調(diào)制冷需求

現(xiàn)有1臺5P空調(diào)12.5 kW，滿足需求。

2.4 市電引入需求

現(xiàn)外市電引入容量為20 kW，滿足需求。

4×16 mm2的銅纜的載流量為62 A，滿足需求。

2.5 交流配電箱需求

現(xiàn)交流引入開關(guān)為63 A，滿足需求。

綜上，本站點(diǎn)電源的整改方案為：新增3塊同型號整流模塊，更換原2組300 Ah蓄電池組，新增2組400 Ah蓄電池組。

3 結(jié) 論

本文結(jié)合5G基站建設(shè)，詳細(xì)梳理對外市電引入、交流配電箱、組合開關(guān)電源、蓄電池組及空調(diào)的配套需求，并結(jié)合存量站的現(xiàn)網(wǎng)情況總結(jié)整改方案，以期為后續(xù)5G建設(shè)提供參考。