關(guān)于5G基站用電降本節(jié)能措施的研究

錢君 蔡慶亞

摘要：5G基站高能耗是客觀存在的，如何最大限度的減小耗能是我們研究的方向，本文從5G站址的市電改造、設(shè)備性能、投入運(yùn)營(yíng)等幾個(gè)方面論述了減低供電投資和運(yùn)營(yíng)商成本的多種措施，得出最終解決途徑和方案，有效指導(dǎo)設(shè)計(jì)施工及運(yùn)營(yíng)，提升基站整體節(jié)能水平。

關(guān)鍵詞：市電改造成本;用電成本

中圖分類號(hào)：TN929.5?? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A?? 文章編號(hào)：1672-9129（2020）11-0069-01

1 背景

5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了超寬帶、大連接、高可靠/低時(shí)延的技術(shù)突破，同時(shí)MIMO技術(shù)的普及應(yīng)用也帶來了5G基站功耗的大幅增加， 從 4G 演進(jìn)到 5G，雖然單位流量的功耗大幅降低了，但是5G 總功耗成倍增加。64T64R AAU 最大功耗達(dá) 1000～1400W，BBU 最大功耗將達(dá)到 1400W。

例如5G AAU射頻功耗較4G RRU射頻單元功耗的翻番。直接導(dǎo)致存量站址電源改造難度大，改造和用電成本居高不下，同時(shí)也對(duì)基站用電的安全性和穩(wěn)定性帶來很多負(fù)面影響。針對(duì)5G基站如何降低市電改造和用電成本開展研究是十分有意義和有必要的。

2 市電引入及壓降要求

2.1基站供電需采用三類以上（含三類）市電供電，優(yōu)先使用直供接入，應(yīng)選擇條件較好的下火電引接，注意周邊是否有大功率感性負(fù)載頻繁啟動(dòng)等用電 不穩(wěn)定因素的存在。

2.2總?cè)萘啃枨笤?0KW以下的可采用低壓AC220V供電，引入容量需求在100KW以下的可采用三相四線制AC380V供電。

2.3供電側(cè)線路壓降應(yīng)能滿足《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008規(guī)定，電壓損失不應(yīng)超過標(biāo)稱系統(tǒng)電壓的7%。

2.4市電引入側(cè)壓降要求：對(duì)于AC 380V三相電為407～354V范圍;220V單相供電，為額定電壓的+5%，-10%，即231～198V范圍。

3 降低市電改造成本的措施

單相供電主要瓶頸在于其市電引入容量不足，線徑較細(xì)、壓降過大;三相供電問題主要集中于壓降過大、三相不平衡。由于基站通信開關(guān)電源采用的是單相供電模塊且采用了節(jié)能休眠模式，電流并不是均衡分布，所以極易引起基站供電不平衡問題。針對(duì)以上供電問題根據(jù)不同場(chǎng)景情況，分別選取以下幾個(gè)措施可有效降低5G基站改造成本。

3.1穩(wěn)壓器。對(duì)于基站末端電壓偏低、不穩(wěn)定且引入容量及引入線徑能滿足新增5G功耗需求的站址，可根據(jù)實(shí)際需要在基站側(cè)輸入端加裝補(bǔ)償式電力穩(wěn)壓器，達(dá)到不做市電改造就能滿足基站供電需求的目的。采用這種方式可節(jié)省市電改造投資、縮短交付工期。

目前使用的穩(wěn)壓技術(shù)主要包括：機(jī)械補(bǔ)償型、參數(shù)穩(wěn)壓型、感應(yīng)補(bǔ)償型、無觸點(diǎn)補(bǔ)償式自動(dòng)穩(wěn)壓等類型。其中機(jī)械補(bǔ)償型具有碳刷壽命短，相應(yīng)速度慢等缺點(diǎn);參數(shù)穩(wěn)壓型具有空載耗電、溫升過高的缺點(diǎn);感應(yīng)補(bǔ)償型具有動(dòng)態(tài)性能差、三相不平衡時(shí)中心線電流過大等缺點(diǎn);無觸點(diǎn)補(bǔ)償式自動(dòng)穩(wěn)壓具有無觸點(diǎn)、無機(jī)械裝置、精度高、寬帶穩(wěn)壓等諸多優(yōu)點(diǎn)。綜上所述，使用通信專用無觸點(diǎn)補(bǔ)償式自動(dòng)穩(wěn)壓器是最優(yōu)選擇。

3.2智能補(bǔ)償?；居秒姺逯蹬c典型值相差較大的情況下，負(fù)載削峰補(bǔ)償將市電需求從最大降低為典型值，從而達(dá)到不改市電、節(jié)省投資的目的。

智能補(bǔ)償需要配置足夠容量的鋰電池，需要頻繁對(duì)電池進(jìn)行充放電，后備電池側(cè)投資明顯加大，且在蓄電池充放電的過程中造成蓄電池的使用壽命減短和一定的電能損耗。

3.3鋁纜、合金纜的使用。在合適的場(chǎng)景下為了節(jié)省成本，使用鋁纜和合金纜也是一個(gè)較好的選擇，但鋁纜的傳導(dǎo)性、抗氧化性、壽命等方面遠(yuǎn)不如銅纜，合金纜雖然可在一定程度中和鋁纜的缺點(diǎn)，但由于使用不普遍，在降低造價(jià)方面較鋁纜不是十分顯著。

3.4電路調(diào)整。對(duì)于基站三相不平衡問題，首先應(yīng)該檢查三相不平衡故障原因，盡可能通過電路調(diào)整達(dá)到三相相對(duì)平衡。新增設(shè)備機(jī)柜盡量采用三相供電機(jī)柜，保證機(jī)柜用電需求，提高基站三相負(fù)載調(diào)節(jié)能力。

4 降低用電成本的措施

降低用電成本可從設(shè)備側(cè)進(jìn)行設(shè)備升級(jí)和用戶側(cè)采取節(jié)能措施兩個(gè)方面來實(shí)現(xiàn)能耗的降低。

4.1設(shè)備側(cè)：

（1）廠家應(yīng)持續(xù)優(yōu)化糾偏算法、提升芯片集成度和芯片制程工藝;

（2）其次是處理好功耗與散熱問題，設(shè)備制造應(yīng)研制并使用先進(jìn)的散熱材料增強(qiáng)設(shè)備散熱能力;

（3）加強(qiáng)電源系統(tǒng)的整體效率研發(fā)，高功密度、高頻率設(shè)備的研發(fā)是目前5G基站電源發(fā)展方向。目前電源效率已達(dá)到97%乃至更高工作效率

4.2用戶側(cè)：

（1）設(shè)備用電AI管理是降低設(shè)備能耗行之有效的辦法;

（2）優(yōu)化AAU設(shè)備外部使用環(huán)境也可在一定程度上建設(shè)能耗，比如采用主動(dòng)對(duì)流散熱外罩等方法有效提高設(shè)備散熱效率;

（3）基站建設(shè)過程中，提前考慮遠(yuǎn)期負(fù)載，將市電線損控制在10%～15%以內(nèi)，提高安全性、用電經(jīng)濟(jì)性、有效降低基站供電側(cè)損耗。

5 總結(jié)

如何降低5G功耗是整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈都需要思考的問題，5G基站功耗大、改造成本高，有其客觀和主觀兩個(gè)方面的原因。我們應(yīng)在設(shè)備制造和AI能耗管理方面深入研究，不斷推陳出新，優(yōu)化設(shè)備性能;同時(shí)也應(yīng)優(yōu)化基站市電改造、設(shè)備選型方案，合理使用多種創(chuàng)新手段有效降低設(shè)備能耗和改造成本，達(dá)到節(jié)省投資和運(yùn)營(yíng)商成本，提高效益的目的。

參考文獻(xiàn)：

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