通信网动力需求及开关电源发展趋势探讨

通讯电源是通讯网络的要害根底设备。在通讯网络开展前期选用的相控整流电源满意的仅仅根本的稳压供电需求,而在通讯作业大开展的十几年中,通讯电源职业在微弱需求股动下阅历了疾速革新。纵观通讯电源开展过程,其商品前进首要受两个要素影响:电力电子技能和通讯网络设备对动力渠道的需求。在现阶段,除了以上两个推进通讯电源商品开展的要素之外,节能减排需求是通讯电源商品最重要的技能导向,也是对公司社会职责的需求。

 

  通讯电源设备作为要害的根底设备,在通讯网络运用中需求归纳思考建造本钱、运转本钱、技能先进性、稳定性、环保等各个方面。自工业和信息化部发放3G车牌以来,运营商之间全事务、全方位的竞赛格式现已构成,国内通讯职业正在阅历商场格式的深远改动。

 

  二、通讯电源技能与运用开展进程

 

  通讯电源技能的开展与通讯设备、商用通讯网络的开展休戚相关。20世纪70年代,网络通讯设备简直悉数选用模仿技能,输入电压规划窄,装备的开口式铅酸蓄电池组需求添加尾电池,对电源设备输出特性需求简略,而对输入特性简直没有需求。这一时期的通讯电源首要选用相控整流技能,通常功率在80%以下,功率因数低于0.85,谐波高于30%,且体积巨大。

 

  20世纪80年代,跟着能够宽电压供电的数字程控交换机的引进,对供电质量需求进步;另一方面,电力部门对用电设备输入特性也越来越注重。1994年中国决议大规划开展数字移动通讯网之后,网络建造对电源设备提出了新的需求。1994年,在原邮电部需求通讯职业推行运用高频开关电源以代替相控电源之后10年时间内,作为第三代通讯电源的智能高频开关电源现已完成对第二代通讯电源的代替晋级,在商品规划、本钱操控、制作才能、质量操控等各方面具有适当的成熟度,有用的支撑了商用通讯网络的牢靠运转。

 

  三、第四代通讯用直流电源

 

  当前在网运用的高频开关电源大多选用软开关技能,功率已较相控电源进步了10%以上,平常较低负载率运转功率可到达85%左右。2008年以来,操控技能和器材技能的前进使得更合理的拓扑得以运用,以整流器功率高于96%为明显标志的第四代电源商品开端商用。4年以来,高效电源有了更大的技能前进,商品成熟度现已彻底满意通讯职业需求。干流厂商现都能够出产高功率开关电源商品,有些职业抢先的厂家现已推出了峰值功率高于98%的整流模块(为表述便利,下文将第四代通讯用直流电源称为高效直流电源)。

 

      四、第四代通讯用直流电源的运用状况

 

  国内电信运营商从2010年开端选用高效直流电源,从运用作用来看,高效直流电源具有更高的牢靠性、环境适应才能,并能够有用的下降基站能耗。

 

  1)更高的牢靠性

 

  因为商品的能耗下降,所以高效直流电源的发热量下降。比较通常功率电源,高效直流电源发热量下降50%以上。如图1所示,在机房温度25℃~35℃时,高效模块内部要害器材(整流桥、开关器材、主变压器、电解电容)的温度比较普效模块下降约5℃~15℃,然后寿数得到进步。其间对温度最为灵敏的电解电容,寿数可进步40%以上。从实践运用的故障率统计数据来看,第四代通讯电源商品比通常功率商品低10%~20%。

 

 

  图1 普效与高效模块热规划、运转温度、寿数比照

 

  2)非常好的环境适应才能

 

  跟着节能减排的深化,基站运转温度逐渐进步,以最大极限的削减制冷能耗。在长时间实验获得杰出作用之后,进步站点空调的作业温度现已变成运营商节能减排的重要手法。

 

  中国移动公布的《关于中国移动“2011年绿色行动计划”作业的辅导定见》中需求80%的基站运转温度进步到30℃,20%的基站运转温度进步到35℃。而跟着WLAN、FTTx的建造,网络不断深化,装置于弱电井、楼梯间等缺少专门的环境调理设备场合的站点越来越多,温度、湿度、空气洁净度都无法保证。另一方面,户外型站点因为搭站速度快,出资运转本钱低,近年开展也呈上升态势。站点的开展需求电源设备具有愈加杰出的环境适应性。

 

  基站现网运用的直流电源答应作业温度规划通常是-5℃~40℃,且日平均气温不高于35℃。而高效模块数字化程度的进步和发热量的明显下降为愈加优化的热规划供给了能够,55℃下可满载输出的商品也已在市道呈现,最高答应作业温度答应到达65℃。直流电源作业温度规划的进步,能够让电源设备正常作业于弱电井、楼梯间等缺少专门的环境调理设备的场合,也能够使电源设备正常作业于户外型站点。各厂商的通常功率直流电源在这些场景下作业时,故障率遍及添加30%以上,选用高效直流电源往后,故障率大大下降,能够与通常功率模块在有空调站点运转的故障率相等。

 

  选用高效直流电源,能够为通讯网络的深度掩盖供给非常好的供电保证。

 

       3)更低的能耗水平

 

  全球气候变暖对国际的影响现已越来越深化,节能减排是全球每个公司和每自己应当承当的社会职责。1992年经过的《联合国气候改动结构条约》和1997年经过并于2005年收效的《京都议定书》强化了全社会一切集体、安排、公司和自己的职责。

 

  另一方面,2008年以来通讯网络再次高速开展,2011年末三大运营商基站总量已达180万,较2008年添加近4倍。尽管多载波功率放大、分布式基站等技能的广泛运用有用下降了单站点能耗,电费依然变成运营商归纳本钱傍边添加最快的有些。通讯网络能耗的进一步下降变成运营商实行社会职责和下降运营本钱的一起需求。详细到开关电源商品,最首要的技能方针是进步其动力变换功率。

 

  当前,通常功率直流电源首要的节能手法为休眠节能,平常作业功率约为90%,另有约20%站点的电源设备因建造较早无法运用该技能,实践运转功率更低,约85%。而高效直流电源体系作业功率可到95%以上。

 

  站点的实践运转状况的比照数据见表1,三个基站负荷均为2103W,别离选用高效直流电源、通常功率直流电源和前期直流电源。

 

                                           表1    基站选用不一样电源能耗比照

 

  *:此处空调制冷耗电是指在主设备和其他设备之外,开关电源设备耗电而导致空调制冷的耗电量。

 

  按以上实践的运转测验状况核算,基站因选用高效电源所添加出资,两年左右能够回收;选用高效电源改造老旧站点,两年半即可回收设备出资。当前高效开关电源收购本钱比通常功率开关电源商品添加较多,首要原因国内收购高效模块较少,在厂家完成规划化的出产之后,出资报答周期将进一步缩短。

 

  除已选用高效的约站点外,全网其他约160万站点如选用高效开关电源代替现有电源,年可节约用电约29亿度。除基站外,国内全网还有约5万套分立电源,当前能效水平遍及不高,且不适用休眠节能功用,如悉数选用高效电源,年可节约用电也将超越20亿度。能够看到,尽管单站年节电仅几千度,但滴水成海,第四代电源的功率进步关于日益巨大的通讯网络能耗操控含义特殊。

 

      4) 第四代通讯电源国内开展状况

 

  尽管运用作用极好,但国内运营商高效直流电源的收购规划一向不高于直流电源总量的10%,分立式电源中高效电源的收购份额更低。国内运营商本钱开支压力逐年增大,对设备收购的前期投入操控较严。选用高效直流电源前期投入每套电源添加3000~4000元,可是从长远来看,其TCO要大大优于选用通常功率直流电源,通常状况下,两年左右即能够回收前期添加的设备出资。

 

  国内通讯职业还处于开展期,电源设备的运用依然坚持较大规划;现有开关电源运用时间最长超越了15年,往后将逐渐进入代替更换期。关于国内通讯职业的开关电源运用,应改动以贱价为导向的收购形式,需求归纳思考建造本钱、运转本钱、技能先进性、稳定性、环保等各个方面。作为大型国有公司,电信运运营商应自动承当社会职责。主张在往后的集采中中止收购普效电源商品,全部收购第四代高功率电源商品;关于在网老旧设备,选用第四代高功率电源商品分批进行逐渐更换。

 

  五、 国际首要运营商能耗及电源运用状况

 

  依据各自年报,中国运营商和欧洲首要运营商单位收入的能耗状况见表2和表3。尽管各运营商各自的事务构成、事务资费、能耗本钱对该能效值存在影响,但仍可看出咱们的能耗水平还远高于欧洲同行,这也阐明咱们的节能降耗还有较大的进步空间。

 

  表2 中国运营商单位收入能耗状况

 

  表3 欧洲首要运营商单位收入能耗状况

 

  另一方面,当前在国内的通讯电源设备收购中,商品的功率目标并未得到充沛注重,实践收购的电源商品仍以第三代通常功率电源商品为主。相比照之下,欧洲首要运营商在2011年起,高功率电源设备的收购份额即到达了80%以上,远高于国内运用份额。近年国外首要运营商通讯电源投标功率目标需求见表4。

 

  表4 国外首要运营商通讯电源投标功率目标需求

 

  六、 结束语

 

  电信职业重组后运营商的竞赛格式正在阅历改动,日益巨大、不断深化开展的通讯网络关于承载其运转要害设备的通讯电源也提出了新的需求。能耗、体积、环境适应性等特性影响到整个网络的布置、牢靠性和商用价值,正越来越遭到运营商重视。得益于器材、操控技能和电力电子拓扑研讨的发展,新一代数字化高功率通讯电源设备适应这些需求,正在变成承载通讯网络的首要力气,也是完成节能减排的首要技能手法。 

  

 

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