通信網(wǎng)動力需求及開關電源發(fā)展趨勢探討
通訊電源是通訊網(wǎng)絡的要害根底設備。在通訊網(wǎng)絡開展前期選用的相控整流電源滿意的僅僅根本的穩(wěn)壓供電需求，而在通訊作業(yè)大開展的十幾年中，通訊電源職業(yè)在微弱需求股動下閱歷了疾速革新�？v觀通訊電源開展過程，其商品前進首要受兩個要素影響：電力電子技能和通訊網(wǎng)絡設備對動力渠道的需求。在現(xiàn)階段，除了以上兩個推進通訊電源商品開展的要素之外，節(jié)能減排需求是通訊電源商品最重要的技能導向，也是對公司社會職責的需求。
通訊電源設備作為要害的根底設備，在通訊網(wǎng)絡運用中需求歸納思考建造本錢、運轉(zhuǎn)本錢、技能先進性、穩(wěn)定性、環(huán)保等各個方面。自工業(yè)和信息化部發(fā)放3G車牌以來，運營商之間全事務、全方位的競賽格式現(xiàn)已構成，國內(nèi)通訊職業(yè)正在閱歷商場格式的深遠改動。
二、通訊電源技能與運用開展進程
通訊電源技能的開展與通訊設備、商用通訊網(wǎng)絡的開展休戚相關。20世紀70年代，網(wǎng)絡通訊設備簡直悉數(shù)選用模仿技能，輸入電壓規(guī)劃窄，裝備的開口式鉛酸蓄電池組需求添加尾電池，對電源設備輸出特性需求簡略，而對輸入特性簡直沒有需求。這一時期的通訊電源首要選用相控整流技能，通常功率在80%以下，功率因數(shù)低于0.85，諧波高于30%，且體積巨大。
20世紀80年代，跟著能夠?qū)掚妷汗╇姷臄?shù)字程控交換機的引進，對供電質(zhì)量需求進步；另一方面，電力部門對用電設備輸入特性也越來越注重。1994年中國決議大規(guī)劃開展數(shù)字移動通訊網(wǎng)之后，網(wǎng)絡建造對電源設備提出了新的需求。1994年，在原郵電部需求通訊職業(yè)推行運用高頻開關電源以代替相控電源之后10年時間內(nèi)，作為第三代通訊電源的智能高頻開關電源現(xiàn)已完成對第二代通訊電源的代替晉級，在商品規(guī)劃、本錢操控、制作才能、質(zhì)量操控等各方面具有適當?shù)某墒於�，有用的支撐了商用通訊網(wǎng)絡的牢靠運轉(zhuǎn)。
三、第四代通訊用直流電源
當前在網(wǎng)運用的高頻開關電源大多選用軟開關技能，功率已較相控電源進步了10%以上，平常較低負載率運轉(zhuǎn)功率可到達85%左右。2008年以來，操控技能和器材技能的前進使得更合理的拓撲得以運用，以整流器功率高于96%為明顯標志的第四代電源商品開端商用。4年以來，高效電源有了更大的技能前進，商品成熟度現(xiàn)已徹底滿意通訊職業(yè)需求。干流廠商現(xiàn)都能夠出產(chǎn)高功率開關電源商品，有些職業(yè)搶先的廠家現(xiàn)已推出了峰值功率高于98%的整流模塊（為表述便利，下文將第四代通訊用直流電源稱為高效直流電源）。
四、第四代通訊用直流電源的運用狀況
國內(nèi)電信運營商從2010年開端選用高效直流電源，從運用作用來看，高效直流電源具有更高的牢靠性、環(huán)境適應才能，并能夠有用的下降基站能耗。
1）更高的牢靠性
因為商品的能耗下降，所以高效直流電源的發(fā)熱量下降。比較通常功率電源，高效直流電源發(fā)熱量下降50%以上。如圖1所示，在機房溫度25℃～35℃時，高效模塊內(nèi)部要害器材（整流橋、開關器材、主變壓器、電解電容）的溫度比較普效模塊下降約5℃～15℃，然后壽數(shù)得到進步。其間對溫度最為靈敏的電解電容，壽數(shù)可進步40%以上。從實踐運用的故障率統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，第四代通訊電源商品比通常功率商品低10％～20％。
圖1 普效與高效模塊熱規(guī)劃、運轉(zhuǎn)溫度、壽數(shù)比照
2）非常好的環(huán)境適應才能
跟著節(jié)能減排的深化，基站運轉(zhuǎn)溫度逐漸進步，以最大極限的削減制冷能耗。在長時間實驗獲得杰出作用之后，進步站點空調(diào)的作業(yè)溫度現(xiàn)已變成運營商節(jié)能減排的重要手法。
中國移動公布的《關于中國移動“2011年綠色行動計劃”作業(yè)的輔導定見》中需求80%的基站運轉(zhuǎn)溫度進步到30℃，20%的基站運轉(zhuǎn)溫度進步到35℃。而跟著WLAN、FTTx的建造，網(wǎng)絡不斷深化，裝置于弱電井、樓梯間等缺少專門的環(huán)境調(diào)理設備場合的站點越來越多，溫度、濕度、空氣潔凈度都無法保證。另一方面，戶外型站點因為搭站速度快，出資運轉(zhuǎn)本錢低，近年開展也呈上升態(tài)勢。站點的開展需求電源設備具有愈加杰出的環(huán)境適應性。
基站現(xiàn)網(wǎng)運用的直流電源答應作業(yè)溫度規(guī)劃通常是－5℃～40℃，且日平均氣溫不高于35℃。而高效模塊數(shù)字化程度的進步和發(fā)熱量的明顯下降為愈加優(yōu)化的熱規(guī)劃供給了能夠，55℃下可滿載輸出的商品也已在市道呈現(xiàn)，最高答應作業(yè)溫度答應到達65℃。直流電源作業(yè)溫度規(guī)劃的進步，能夠讓電源設備正常作業(yè)于弱電井、樓梯間等缺少專門的環(huán)境調(diào)理設備的場合，也能夠使電源設備正常作業(yè)于戶外型站點。各廠商的通常功率直流電源在這些場景下作業(yè)時，故障率遍及添加30%以上，選用高效直流電源往后，故障率大大下降，能夠與通常功率模塊在有空調(diào)站點運轉(zhuǎn)的故障率相等。
選用高效直流電源，能夠為通訊網(wǎng)絡的深度掩蓋供給非常好的供電保證。
3）更低的能耗水平
全球氣候變暖對國際的影響現(xiàn)已越來越深化，節(jié)能減排是全球每個公司和每自己應當承當?shù)纳鐣氊煛?992年經(jīng)過的《聯(lián)合國氣候改動結構條約》和1997年經(jīng)過并于2005年收效的《京都議定書》強化了全社會一切集體、安排、公司和自己的職責。
另一方面，2008年以來通訊網(wǎng)絡再次高速開展，2011年末三大運營商基站總量已達180萬，較2008年添加近4倍。盡管多載波功率放大、分布式基站等技能的廣泛運用有用下降了單站點能耗，電費依然變成運營商歸納本錢傍邊添加最快的有些。通訊網(wǎng)絡能耗的進一步下降變成運營商實行社會職責和下降運營本錢的一起需求。詳細到開關電源商品，最首要的技能方針是進步其動力變換功率。
當前，通常功率直流電源首要的節(jié)能手法為休眠節(jié)能，平常作業(yè)功率約為90%，另有約20%站點的電源設備因建造較早無法運用該技能，實踐運轉(zhuǎn)功率更低，約85%。而高效直流電源體系作業(yè)功率可到95%以上。
站點的實踐運轉(zhuǎn)狀況的比照數(shù)據(jù)見表1，三個基站負荷均為2103W，別離選用高效直流電源、通常功率直流電源和前期直流電源。
表1 基站選用不一樣電源能耗比照
*：此處空調(diào)制冷耗電是指在主設備和其他設備之外，開關電源設備耗電而導致空調(diào)制冷的耗電量。
按以上實踐的運轉(zhuǎn)測驗狀況核算，基站因選用高效電源所添加出資，兩年左右能夠回收；選用高效電源改造老舊站點，兩年半即可回收設備出資。當前高效開關電源收購本錢比通常功率開關電源商品添加較多，首要原因國內(nèi)收購高效模塊較少，在廠家完成規(guī)劃化的出產(chǎn)之后，出資報答周期將進一步縮短。
除已選用高效的約站點外，全網(wǎng)其他約160萬站點如選用高效開關電源代替現(xiàn)有電源，年可節(jié)約用電約29億度。除基站外，國內(nèi)全網(wǎng)還有約5萬套分立電源，當前能效水平遍及不高，且不適用休眠節(jié)能功用，如悉數(shù)選用高效電源，年可節(jié)約用電也將超越20億度。能夠看到，盡管單站年節(jié)電僅幾千度，但滴水成海，第四代電源的功率進步關于日益巨大的通訊網(wǎng)絡能耗操控含義特殊。
4） 第四代通訊電源國內(nèi)開展狀況
盡管運用作用極好，但國內(nèi)運營商高效直流電源的收購規(guī)劃一向不高于直流電源總量的10%，分立式電源中高效電源的收購份額更低。國內(nèi)運營商本錢開支壓力逐年增大，對設備收購的前期投入操控較嚴。選用高效直流電源前期投入每套電源添加3000～4000元，可是從長遠來看，其TCO要大大優(yōu)于選用通常功率直流電源，通常狀況下，兩年左右即能夠回收前期添加的設備出資。
國內(nèi)通訊職業(yè)還處于開展期，電源設備的運用依然堅持較大規(guī)劃；現(xiàn)有開關電源運用時間最長超越了15年，往后將逐漸進入代替更換期。關于國內(nèi)通訊職業(yè)的開關電源運用，應改動以賤價為導向的收購形式，需求歸納思考建造本錢、運轉(zhuǎn)本錢、技能先進性、穩(wěn)定性、環(huán)保等各個方面。作為大型國有公司，電信運運營商應自動承當社會職責。主張在往后的集采中中止收購普效電源商品，全部收購第四代高功率電源商品；關于在網(wǎng)老舊設備，選用第四代高功率電源商品分批進行逐漸更換。
五、 國際首要運營商能耗及電源運用狀況
依據(jù)各自年報，中國運營商和歐洲首要運營商單位收入的能耗狀況見表2和表3。盡管各運營商各自的事務構成、事務資費、能耗本錢對該能效值存在影響，但仍可看出咱們的能耗水平還遠高于歐洲同行，這也闡明咱們的節(jié)能降耗還有較大的進步空間。
表2 中國運營商單位收入能耗狀況
表3 歐洲首要運營商單位收入能耗狀況
另一方面，當前在國內(nèi)的通訊電源設備收購中，商品的功率目標并未得到充沛注重，實踐收購的電源商品仍以第三代通常功率電源商品為主。相比照之下，歐洲首要運營商在2011年起，高功率電源設備的收購份額即到達了80%以上，遠高于國內(nèi)運用份額。近年國外首要運營商通訊電源投標功率目標需求見表4。
表4 國外首要運營商通訊電源投標功率目標需求
六、 結束語
電信職業(yè)重組后運營商的競賽格式正在閱歷改動，日益巨大、不斷深化開展的通訊網(wǎng)絡關于承載其運轉(zhuǎn)要害設備的通訊電源也提出了新的需求。能耗、體積、環(huán)境適應性等特性影響到整個網(wǎng)絡的布置、牢靠性和商用價值，正越來越遭到運營商重視。得益于器材、操控技能和電力電子拓撲研討的發(fā)展，新一代數(shù)字化高功率通訊電源設備適應這些需求，正在變成承載通訊網(wǎng)絡的首要力氣，也是完成節(jié)能減排的首要技能手法。
通訊電源設備作為要害的根底設備，在通訊網(wǎng)絡運用中需求歸納思考建造本錢、運轉(zhuǎn)本錢、技能先進性、穩(wěn)定性、環(huán)保等各個方面。自工業(yè)和信息化部發(fā)放3G車牌以來，運營商之間全事務、全方位的競賽格式現(xiàn)已構成，國內(nèi)通訊職業(yè)正在閱歷商場格式的深遠改動。
二、通訊電源技能與運用開展進程
通訊電源技能的開展與通訊設備、商用通訊網(wǎng)絡的開展休戚相關。20世紀70年代，網(wǎng)絡通訊設備簡直悉數(shù)選用模仿技能，輸入電壓規(guī)劃窄，裝備的開口式鉛酸蓄電池組需求添加尾電池，對電源設備輸出特性需求簡略，而對輸入特性簡直沒有需求。這一時期的通訊電源首要選用相控整流技能，通常功率在80%以下，功率因數(shù)低于0.85，諧波高于30%，且體積巨大。
20世紀80年代，跟著能夠?qū)掚妷汗╇姷臄?shù)字程控交換機的引進，對供電質(zhì)量需求進步；另一方面，電力部門對用電設備輸入特性也越來越注重。1994年中國決議大規(guī)劃開展數(shù)字移動通訊網(wǎng)之后，網(wǎng)絡建造對電源設備提出了新的需求。1994年，在原郵電部需求通訊職業(yè)推行運用高頻開關電源以代替相控電源之后10年時間內(nèi)，作為第三代通訊電源的智能高頻開關電源現(xiàn)已完成對第二代通訊電源的代替晉級，在商品規(guī)劃、本錢操控、制作才能、質(zhì)量操控等各方面具有適當?shù)某墒於�，有用的支撐了商用通訊網(wǎng)絡的牢靠運轉(zhuǎn)。
三、第四代通訊用直流電源
當前在網(wǎng)運用的高頻開關電源大多選用軟開關技能，功率已較相控電源進步了10%以上，平常較低負載率運轉(zhuǎn)功率可到達85%左右。2008年以來，操控技能和器材技能的前進使得更合理的拓撲得以運用，以整流器功率高于96%為明顯標志的第四代電源商品開端商用。4年以來，高效電源有了更大的技能前進，商品成熟度現(xiàn)已徹底滿意通訊職業(yè)需求。干流廠商現(xiàn)都能夠出產(chǎn)高功率開關電源商品，有些職業(yè)搶先的廠家現(xiàn)已推出了峰值功率高于98%的整流模塊（為表述便利，下文將第四代通訊用直流電源稱為高效直流電源）。
四、第四代通訊用直流電源的運用狀況
國內(nèi)電信運營商從2010年開端選用高效直流電源，從運用作用來看，高效直流電源具有更高的牢靠性、環(huán)境適應才能，并能夠有用的下降基站能耗。
1）更高的牢靠性
因為商品的能耗下降，所以高效直流電源的發(fā)熱量下降。比較通常功率電源，高效直流電源發(fā)熱量下降50%以上。如圖1所示，在機房溫度25℃～35℃時，高效模塊內(nèi)部要害器材（整流橋、開關器材、主變壓器、電解電容）的溫度比較普效模塊下降約5℃～15℃，然后壽數(shù)得到進步。其間對溫度最為靈敏的電解電容，壽數(shù)可進步40%以上。從實踐運用的故障率統(tǒng)計數(shù)據(jù)來看，第四代通訊電源商品比通常功率商品低10％～20％。
圖1 普效與高效模塊熱規(guī)劃、運轉(zhuǎn)溫度、壽數(shù)比照
2）非常好的環(huán)境適應才能
跟著節(jié)能減排的深化，基站運轉(zhuǎn)溫度逐漸進步，以最大極限的削減制冷能耗。在長時間實驗獲得杰出作用之后，進步站點空調(diào)的作業(yè)溫度現(xiàn)已變成運營商節(jié)能減排的重要手法。
中國移動公布的《關于中國移動“2011年綠色行動計劃”作業(yè)的輔導定見》中需求80%的基站運轉(zhuǎn)溫度進步到30℃，20%的基站運轉(zhuǎn)溫度進步到35℃。而跟著WLAN、FTTx的建造，網(wǎng)絡不斷深化，裝置于弱電井、樓梯間等缺少專門的環(huán)境調(diào)理設備場合的站點越來越多，溫度、濕度、空氣潔凈度都無法保證。另一方面，戶外型站點因為搭站速度快，出資運轉(zhuǎn)本錢低，近年開展也呈上升態(tài)勢。站點的開展需求電源設備具有愈加杰出的環(huán)境適應性。
基站現(xiàn)網(wǎng)運用的直流電源答應作業(yè)溫度規(guī)劃通常是－5℃～40℃，且日平均氣溫不高于35℃。而高效模塊數(shù)字化程度的進步和發(fā)熱量的明顯下降為愈加優(yōu)化的熱規(guī)劃供給了能夠，55℃下可滿載輸出的商品也已在市道呈現(xiàn)，最高答應作業(yè)溫度答應到達65℃。直流電源作業(yè)溫度規(guī)劃的進步，能夠讓電源設備正常作業(yè)于弱電井、樓梯間等缺少專門的環(huán)境調(diào)理設備的場合，也能夠使電源設備正常作業(yè)于戶外型站點。各廠商的通常功率直流電源在這些場景下作業(yè)時，故障率遍及添加30%以上，選用高效直流電源往后，故障率大大下降，能夠與通常功率模塊在有空調(diào)站點運轉(zhuǎn)的故障率相等。
選用高效直流電源，能夠為通訊網(wǎng)絡的深度掩蓋供給非常好的供電保證。
3）更低的能耗水平
全球氣候變暖對國際的影響現(xiàn)已越來越深化，節(jié)能減排是全球每個公司和每自己應當承當?shù)纳鐣氊煛?992年經(jīng)過的《聯(lián)合國氣候改動結構條約》和1997年經(jīng)過并于2005年收效的《京都議定書》強化了全社會一切集體、安排、公司和自己的職責。
另一方面，2008年以來通訊網(wǎng)絡再次高速開展，2011年末三大運營商基站總量已達180萬，較2008年添加近4倍。盡管多載波功率放大、分布式基站等技能的廣泛運用有用下降了單站點能耗，電費依然變成運營商歸納本錢傍邊添加最快的有些。通訊網(wǎng)絡能耗的進一步下降變成運營商實行社會職責和下降運營本錢的一起需求。詳細到開關電源商品，最首要的技能方針是進步其動力變換功率。
當前，通常功率直流電源首要的節(jié)能手法為休眠節(jié)能，平常作業(yè)功率約為90%，另有約20%站點的電源設備因建造較早無法運用該技能，實踐運轉(zhuǎn)功率更低，約85%。而高效直流電源體系作業(yè)功率可到95%以上。
站點的實踐運轉(zhuǎn)狀況的比照數(shù)據(jù)見表1，三個基站負荷均為2103W，別離選用高效直流電源、通常功率直流電源和前期直流電源。
表1 基站選用不一樣電源能耗比照
*：此處空調(diào)制冷耗電是指在主設備和其他設備之外，開關電源設備耗電而導致空調(diào)制冷的耗電量。
按以上實踐的運轉(zhuǎn)測驗狀況核算，基站因選用高效電源所添加出資，兩年左右能夠回收；選用高效電源改造老舊站點，兩年半即可回收設備出資。當前高效開關電源收購本錢比通常功率開關電源商品添加較多，首要原因國內(nèi)收購高效模塊較少，在廠家完成規(guī)劃化的出產(chǎn)之后，出資報答周期將進一步縮短。
除已選用高效的約站點外，全網(wǎng)其他約160萬站點如選用高效開關電源代替現(xiàn)有電源，年可節(jié)約用電約29億度。除基站外，國內(nèi)全網(wǎng)還有約5萬套分立電源，當前能效水平遍及不高，且不適用休眠節(jié)能功用，如悉數(shù)選用高效電源，年可節(jié)約用電也將超越20億度。能夠看到，盡管單站年節(jié)電僅幾千度，但滴水成海，第四代電源的功率進步關于日益巨大的通訊網(wǎng)絡能耗操控含義特殊。
4） 第四代通訊電源國內(nèi)開展狀況
盡管運用作用極好，但國內(nèi)運營商高效直流電源的收購規(guī)劃一向不高于直流電源總量的10%，分立式電源中高效電源的收購份額更低。國內(nèi)運營商本錢開支壓力逐年增大，對設備收購的前期投入操控較嚴。選用高效直流電源前期投入每套電源添加3000～4000元，可是從長遠來看，其TCO要大大優(yōu)于選用通常功率直流電源，通常狀況下，兩年左右即能夠回收前期添加的設備出資。
國內(nèi)通訊職業(yè)還處于開展期，電源設備的運用依然堅持較大規(guī)劃；現(xiàn)有開關電源運用時間最長超越了15年，往后將逐漸進入代替更換期。關于國內(nèi)通訊職業(yè)的開關電源運用，應改動以賤價為導向的收購形式，需求歸納思考建造本錢、運轉(zhuǎn)本錢、技能先進性、穩(wěn)定性、環(huán)保等各個方面。作為大型國有公司，電信運運營商應自動承當社會職責。主張在往后的集采中中止收購普效電源商品，全部收購第四代高功率電源商品；關于在網(wǎng)老舊設備，選用第四代高功率電源商品分批進行逐漸更換。
五、 國際首要運營商能耗及電源運用狀況
依據(jù)各自年報，中國運營商和歐洲首要運營商單位收入的能耗狀況見表2和表3。盡管各運營商各自的事務構成、事務資費、能耗本錢對該能效值存在影響，但仍可看出咱們的能耗水平還遠高于歐洲同行，這也闡明咱們的節(jié)能降耗還有較大的進步空間。
表2 中國運營商單位收入能耗狀況
表3 歐洲首要運營商單位收入能耗狀況
另一方面，當前在國內(nèi)的通訊電源設備收購中，商品的功率目標并未得到充沛注重，實踐收購的電源商品仍以第三代通常功率電源商品為主。相比照之下，歐洲首要運營商在2011年起，高功率電源設備的收購份額即到達了80%以上，遠高于國內(nèi)運用份額。近年國外首要運營商通訊電源投標功率目標需求見表4。
表4 國外首要運營商通訊電源投標功率目標需求
六、 結束語
電信職業(yè)重組后運營商的競賽格式正在閱歷改動，日益巨大、不斷深化開展的通訊網(wǎng)絡關于承載其運轉(zhuǎn)要害設備的通訊電源也提出了新的需求。能耗、體積、環(huán)境適應性等特性影響到整個網(wǎng)絡的布置、牢靠性和商用價值，正越來越遭到運營商重視。得益于器材、操控技能和電力電子拓撲研討的發(fā)展，新一代數(shù)字化高功率通訊電源設備適應這些需求，正在變成承載通訊網(wǎng)絡的首要力氣，也是完成節(jié)能減排的首要技能手法。
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