湯之瑋

（廣州廣杰網(wǎng)絡(luò)科技有限公司，廣東 廣州 510310）

1 5G網(wǎng)絡(luò)的基站電源建設(shè)需求分析

1.1 基站電源系統(tǒng)構(gòu)成

基站電源系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，主要由直流供電和交流供電兩部分組成。直流供電主要包括一組（或兩組）蓄電池組和高頻開(kāi)關(guān)組合電源（包括直流配電單元、整流模塊以及監(jiān)控模塊）兩部分。交流供電包括交流配電箱、一路市電、浪涌保護(hù)器以及發(fā)電油機(jī)等。經(jīng)發(fā)展建設(shè)后，我國(guó)聯(lián)通、移動(dòng)以及電信分別建立了自己專屬的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)。在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的統(tǒng)一基站中，多制式共存。2G、3G、4G以及5G多系統(tǒng)共存，為保證通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定運(yùn)行提供了科學(xué)的電源系統(tǒng)支持。

1.2 5G基站典型場(chǎng)景的電源需求

5G網(wǎng)絡(luò)初期的基站建設(shè)主要采用CU和DU合設(shè)+AAU的設(shè)備方案，即在基站側(cè)采用BBU+AAU單元的建設(shè)模式。在5G基站的室外機(jī)柜或機(jī)房?jī)?nèi)安裝相應(yīng)的BBU單元，而室外主要安裝大規(guī)模的天線陣列AAU單元[1]。在5G通信技術(shù)的發(fā)展中，因?yàn)镸IMO技術(shù)的引入導(dǎo)致了BBU能耗的激增，和4G相比提升超過(guò)2倍。同樣，AAU能耗在4G通信技術(shù)上增加了2～3倍。

圖1 基站電源系統(tǒng)構(gòu)成圖

2 基于5G網(wǎng)絡(luò)的基站電源建設(shè)改造流程分析

2.1 基本數(shù)據(jù)搜集

5G網(wǎng)絡(luò)基站電源相關(guān)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的搜集主要包括4部分內(nèi)容。

2.1.1 存量基站租戶數(shù)據(jù)梳理搜集

根據(jù)當(dāng)前存量基站的運(yùn)營(yíng)商情況進(jìn)行相應(yīng)梳理和總結(jié)，制定相應(yīng)的圖層，并依據(jù)運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行存量站5G系統(tǒng)需求數(shù)量的分析和判斷，從而確定準(zhǔn)確需求以避免出現(xiàn)超配問(wèn)題。

2.1.2 運(yùn)營(yíng)商自留站數(shù)據(jù)梳理整理

運(yùn)營(yíng)商自留站的整理主要依據(jù)當(dāng)前存量站產(chǎn)權(quán)進(jìn)行，對(duì)鐵塔產(chǎn)權(quán)基站和運(yùn)營(yíng)商自留站進(jìn)行相應(yīng)梳理。

2.1.3 蓄電池和開(kāi)關(guān)電源數(shù)據(jù)梳理整理

蓄電池和開(kāi)關(guān)電源數(shù)據(jù)梳理整理需要登錄資管系統(tǒng)，相應(yīng)提取與分析存量站點(diǎn)的開(kāi)關(guān)電源型號(hào)。另外，需要搜集整理存量站點(diǎn)的數(shù)量、電池容量和類型以及整流模塊等信息。

2.1.4 直供和轉(zhuǎn)供電數(shù)據(jù)梳理搜集

該項(xiàng)工作的開(kāi)展主要以物業(yè)中心相關(guān)電費(fèi)的收繳記錄為主，搜集和整理轉(zhuǎn)供電站點(diǎn)的相關(guān)明細(xì)進(jìn)行備用。

2.1.5 三相電和單相電數(shù)據(jù)梳理搜集

該項(xiàng)工作的開(kāi)展需要登錄運(yùn)維監(jiān)控系統(tǒng)，在系統(tǒng)中導(dǎo)出相應(yīng)的交流輸入線電壓監(jiān)控值，以判斷三相電和單相電的接入情況[2]。

2.2 電源配套改造測(cè)算流程

電源配套改造測(cè)算流程如圖2所示。

圖2 電源配套方案改造測(cè)算流程圖

本文深入分析和整合基于5G網(wǎng)絡(luò)的基站電源建設(shè)改造，具體流程包括以下內(nèi)容[3]。

（1）根據(jù)當(dāng)前4G建設(shè)情況和5G網(wǎng)絡(luò)需求情況，確定目前5G系統(tǒng)和基站的基本情況，以期能夠?yàn)殡娫磁涮捉ㄔO(shè)提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（2）對(duì)不同運(yùn)營(yíng)商的5G生產(chǎn)設(shè)備相關(guān)廠家進(jìn)行調(diào)研，了解其生產(chǎn)的產(chǎn)品類型和生產(chǎn)能力。

（3）5G網(wǎng)絡(luò)的基站電源建設(shè)前，必須在需求的基礎(chǔ)上明確峰值功耗、典型功耗等。

（4）根據(jù)5G網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行需求，分別確定開(kāi)關(guān)電源容量需求，并根據(jù)備用電需求確定電源系統(tǒng)中的備用電源容量。

（5）基于容量測(cè)算和需求分析，確定新增開(kāi)關(guān)電源還是擴(kuò)容整流模塊，最終確定符合實(shí)際的方案。

（6）實(shí)行市電容量測(cè)算，分析建設(shè)是否合理、科學(xué)。

3 基于5G網(wǎng)絡(luò)的基站電源改造建設(shè)的具體實(shí)施方法

3.1 外市電改造

在外市電改造過(guò)程中，需要分析和考慮其容量需求，如電池充電功率、機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)備功耗以及照明和空調(diào)功耗等。目前，外市電常規(guī)容量一般在19～20 kVA，5G系統(tǒng)發(fā)展中一般要求外市電容量在10 kVA左右。但是，外市電冗余量明顯不足，不能滿足5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求，因此需要進(jìn)行科學(xué)改造。改造中為滿足變壓器容量的要求，需要優(yōu)化其引接線直徑，科學(xué)更換不滿足要求的鋁纜和電纜。單相電一般需要改造為三相電，以滿足要求?？茖W(xué)改造原本住宅小區(qū)的配電箱時(shí)，建議采用變壓器進(jìn)行引接操作[4]。當(dāng)引接線滿足要求但設(shè)備變壓器不滿足要求時(shí)，需要新建一路外市電，并且配備科學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行改革，包括開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)、新增交流配電箱等。當(dāng)引接線直徑和接火點(diǎn)均不滿足要求時(shí)，一般通過(guò)新建配套電源和新建外市電實(shí)現(xiàn)改造。

3.2 交流配電箱改造

目前，基于4G網(wǎng)絡(luò)的交流配電箱規(guī)格一般為380 V/100 A和380 V/60 A兩個(gè)規(guī)格，對(duì)應(yīng)的最大市電引入引入流量為37.3 kW和23.5 kW。380 V/100 A的交流配電箱能滿足5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求，可以在該配電箱下新增3套5G系統(tǒng)，因此無(wú)需進(jìn)行改造。但是，380 V/60 A僅僅能滿足2套5 G新增系統(tǒng)需求，需進(jìn)行科學(xué)擴(kuò)容改造。另外，聯(lián)通在5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中要求新增3個(gè)16 A交流輸出空開(kāi)，實(shí)際改造中需結(jié)合客戶需求進(jìn)行改造。

3.3 組合開(kāi)關(guān)電源改造

選擇引入擴(kuò)容模塊進(jìn)行擴(kuò)容，擴(kuò)容整流模塊需要和原模塊型號(hào)等保持一致?？紤]通過(guò)新增整流模塊進(jìn)行擴(kuò)容時(shí)，若出現(xiàn)整流模塊停產(chǎn)情況，可以考慮新增開(kāi)關(guān)電源或者替換開(kāi)關(guān)電源的方式進(jìn)行改造。擴(kuò)容后，如果仍然不能滿足5G基站電源的建設(shè)需求，建議采用新增或替換開(kāi)關(guān)電源的方式進(jìn)行科學(xué)改造。此外，對(duì)于剩余端子不足但組合開(kāi)關(guān)電源滿足要求的情況，建議通過(guò)新增直流配電箱的方式進(jìn)行改造。

3.4 蓄電池改造

從目前4G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)現(xiàn)狀來(lái)看，常規(guī)存量站中的蓄電池容量一般在300～600 Ah[5]，而5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)背景下對(duì)系統(tǒng)電源容量提出了更高要求，一般要求在400～500 Ah范圍內(nèi)。如果傳統(tǒng)的蓄電池容量存在配置不足的情況，則需要進(jìn)行一定改造。在擴(kuò)容空間充足的情況下，可以考慮通過(guò)直接擴(kuò)容的方式改造蓄電池，但需要綜合考慮承重問(wèn)題。在基站內(nèi)部沒(méi)有足夠擴(kuò)容空間的情況下，可以考慮更換蓄電池，通過(guò)提升蓄電池的容量和性能以滿足要求。在基站的室內(nèi)和室外均沒(méi)有足夠擴(kuò)容空間的情況下，建議在室外增加相應(yīng)的額外室外柜，用于存放蓄電池。此外，對(duì)于基站內(nèi)外空間都比較緊張的站點(diǎn)，可以考慮更換電池，建議將現(xiàn)有的鉛酸電池更換為梯次電池。因?yàn)樘荽坞姵嘏c鉛酸電池相比容量大大提高，提高了1.5～2倍。

3.5 機(jī)房空調(diào)改造

因?yàn)?G網(wǎng)絡(luò)背景下設(shè)備功耗較大，導(dǎo)致機(jī)房?jī)?nèi)溫度較高，因此需要控制溫度以保證設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行，一般需要將溫度控制在5～30 ℃。在改造機(jī)房空調(diào)的過(guò)程中，需要計(jì)算基于5G機(jī)房相關(guān)設(shè)備的功耗，確定機(jī)房中空調(diào)的制冷量需求，然后根據(jù)計(jì)算得到的相關(guān)需求進(jìn)行空調(diào)選型，最終確定空調(diào)的科學(xué)配置和改造方案。當(dāng)5G網(wǎng)絡(luò)相關(guān)設(shè)備負(fù)荷超過(guò)5 kW時(shí)，建議選用2臺(tái)及2臺(tái)以上空調(diào)；當(dāng)相關(guān)設(shè)備負(fù)荷超過(guò)9 kW時(shí)，建議選用2臺(tái)3P空調(diào)，以保持溫度恒定（應(yīng)避免選取1臺(tái)5P空調(diào)）。

4 結(jié) 論

5G基站的建設(shè)主要會(huì)受到接入機(jī)房和傳輸容量等問(wèn)題的影響。2020年以前的5G基站以存量站點(diǎn)疊加為主，因此部署5G電源時(shí)要充分考慮現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)電源的擴(kuò)容和場(chǎng)景改造，最大限度地利用舊網(wǎng)資源，簡(jiǎn)化部署流程，降低能源投入，同時(shí)為5G網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)步提升提供重要依據(jù)。