关键词：频繁市电断电地区；基站后备电源；解决方案
引言
随着我国5G商用牌照颁发，如何快速部署5G网络和基站的供电保障尤为重要。5G网络设备对于电量的需求较4G有显著提升，而目前基站的外市电输电损耗率在8%~10%，部分基站因线路老化等原因，输电损耗率已经在12%~15%左右。在保障5G网络设备高质量供电的同时，降低线路损耗，成为快速部署5G网络的关键问题。
1 概述
在近年来我国的经济在快速发展的同时，推动了我国电信事业的快速发展，表现出通信网络的规模在不断扩大，而且在其中所应用的各种设备的种类和数量也在不断增加，并且这些设备还表现出更复杂的结构和更高的技术含量。且在目前对通信电源的稳定性和可靠性要求更高的同时，也增加了对通信网中设备进行检修和维护的难度。而在目前的移动通信基站的所有设备中，电源设备是最为关键的设备之一，其在相关技术以及移动通信基站的发展中表现出类型多样化的特点，然而，它也容易受到引起故障的外部环境因素的影响，这也增加了维护工作量和电源设备的难度。这就需要针对不同类型的移动通信基站来进行蓄电池的日常管控工作的开展，而且在此基础上进行动力环境监控系统的构建。
2 外市电引入侧损耗
2.1 输电线路距离问题
目前在网的2G、3G、4G网络基站整体功耗约为14.4kW，采用不同的供电线径和供电电压的线路损耗按照线路损耗计算公式，可以计算以220V铝线50mm2供电为例年损耗5000多度电，对于三相四线制铝线4*25mm2供电，年损耗为1807多度电，而目前电表普遍安装于变压器侧，线路损耗造成的电能浪费成为网络运营的重要问题。（2）线路负载功耗电流问题。现有基站扩容5G设备是快速部署5G网络的关键，但同时基站因新增5G设备，功耗也将增加。在基站原有2G、3G、4G网络设备不变的情况下，考虑两家运营商同时建设5G网络。因线路损耗的原因末端供电电压已不满足供电需求，按满足需要的单相220V铝线120mm2供电考虑，年线路损耗也有1.2万度电，而三相四线铝线4*25mm2也有0.98万度电，无论是更换较大线径的电缆还是线路损耗浪费的电能都增加了网络运营成本。
2.2 远端设备供电的损耗
目前5GAAU的功率约为1500W，如果按照传统的-48V/-53.5V电压供电，单个AAU的工作电流31.25A左右考虑到传统的供电线缆为6mm2，远端设备供电路径长度从30m~70m，根据线路损耗计算公式可以看出，线路损耗率7.38%~17.22%。可以看出5GAAU的功耗较大，供电线缆上的电流增大，随着供电路径的增加，线路损耗非常严重，无法对小微站等远端站提供可靠的供电电源。
3 优化措施分析
3.1 做好蓄电池的日常管控工作
正是由于做好移动通信基站中电源设备维护工作的重要作用，而针对其中的蓄电池来说，由于其是电源设备中的关键设备，因此为了确保基站供电的可靠性，也需要做好蓄电池的日常管控工作。针对其中的阀控式铅酸电池来说，需要重点做好对其温度的控制和电池充放电的维护上。此种类型的电池通常有浮充充电和均衡充电两种方式。前者是在正常商用电源下与电池和开关电源并联运行，以满足电池自动放电和氧气循环的需要。此时的充电电压通常在2.23V/只。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆而针对蓄电池的补充充电就是对开关电源的均衡充电来实现的，此时的电压比较高，通常在2.34V/只~2.39V/只的范围之内，而且电流大小通常为0.1C10A以下。此种充电方式就是在开关电源的设置下通过对其进行智能控制来实现的。日常管理和维护工作由电力环境监测系统进行，定期检查和监测，提高电力设备参数的多样性，保护电池。
3.2 开关电源容量配置
开关电源可以采用组合式开关电源、嵌入式开关电源、壁挂式开关电源、户外型开关电源、分布式开关电源等。开关电源配置在保证扩容能力的情况下，应尽量考虑成本因素。存量站开关电源配置应根据5G系统电源后备时长选择，当5G系统与原有系统备电时长要求相同时可选择扩容或替换的方式建设；当5G系统与原有系统备电时长要求不同时，建议单独新增开关电源为5G系统供电。当存量站开关电源剩余容量大于需要扩容容量时，可采用直接增加整流模块扩容的方案。当开关电源剩余容量不足时，可采用600A的开关电源直接替换的方式，替换出来的开关电源可用于其他基站的新建或扩容。10年以上的开关电源因老化或缺少板件，原则上需进行替换，替换出来的老旧模块或板件用于其他基站同型号开关电源扩容维修。在机房剩余空间较大、满足新建开关电源和电池的安装，而原有开关电源负荷较高，无剩余容量的场景，可新建一套开关电源，为新负荷供电。
3.3 蓄电池创新改造方案
通信局站一般将市电作为主用电源，当市电停电，柴、汽油发电机未启动时，由阀控式铅酸蓄电池作为备用电源供电。目前，各通信运营商及铁塔公司单站一般采用容量为300Ah、500Ah、800Ah的阀控式铅酸蓄电池两组。由于各站市电供电情况不同，每站机房环境、负载容量等的不同，而这些因素都能影响蓄电放电时间和运行寿命，所以在不同机房，相同容量蓄电池的放电时间、放电电压等参数也有所不同。在实际运行中，经常出现单组、单体蓄电池“落后”或“降容”等问题，从而导致整组蓄电池无法正常使用。此外，蓄电池由于自身缺陷（内在品质、个体差异）和运行环境影响（基站温度、开关电源参数设定、市电情况及日常维护）等，导致健康程度逐年下降、续航时长降低。同时，随着多年在网运行，铅酸蓄电池的相对体积大、能量密度低、功率密度低、循环保用寿命短等缺点暴露出来，其带载运行寿命一般不超过6-8年。目前磷酸铁锂电池及梯次电池也逐步应用于基站建设。磷酸铁锂电池是指用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，由电极、电解液、外壳、极柱及隔膜组成的基本功能单元。将从电动汽车上退役的动力蓄电池（或其中的蓄电池包/蓄电池模块/单体蓄电池）进行二次使用的动力锂电池为梯次电池。对退役单体电池进行循环寿命测试，在25℃、100%DOD、1C充放电条件下，梯次利用单体电池容量由全新单体电池状态下容量的80%下降至60%，单体可循环1000～2500次。按照单体电池循环寿命的85%估算成组后电池循环寿命，预计电池模组循环寿命约为800～2000次。锂电池循环寿命、耐高温、高倍率放电等性能优于目前应用在通信基站的铅酸电池，尤其是在市电环境不好的高温场景等。一些小型基站、分散基站、末端供电、小容量站点、新能源基站、普通宏基站、利用太阳能、风能等新能源基站，通过梯次利用动力锂电池，以期达到降低通信基站配套设备成本的目的，同时也充分体现了生态设计、绿色经济、低碳经济、循环经济等理念。
4 结语
在目前我国对移动通信的稳定性和可靠性的要求在不断提高的形势下，为了提高我国移动通信基站的整体质量以及实现人力资源和能源损耗的节约，就需要提高对基站运行稳定性的重视。作为移动通信基站中的重要组成部分，电源设备的类型比较多样化，主要有高山基站、高楼基站以及一般基站，这些不同类型的基站分布在不同的地区，表现出不同的特点以及对电源设备稳定性的要求。这就需要在合理选择基站所需要的电源设备规格之后，做好对基站电源设备的检修维护工作。由于目前的基站电源结构更加复杂，也比较容易受到外界影响而出现故障，增加了电源设备日常维护工作的工作量和难度。因此，有必要增加对供电设备日常维护管理的投入，同时将动力环境监测系统作为基站供电设备的辅助设备，可减少人工工作量，保证电源设备在无人值守条件下的稳定运行。
参考文献:
[1]闫青云,豆海豹.移动通信基站配套电源的整改方案分析[J].通讯世界,2017(10):110-110.
论文作者:朱国兵
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年23期
论文发表时间:2020/5/8