孫 浩，陳冠軍，和家強(qiáng)

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0 引 言

在5G新型網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的助力下，人們需要進(jìn)一步優(yōu)化和提升基站的設(shè)備功耗。5G技術(shù)在全國(guó)范圍內(nèi)應(yīng)用的一個(gè)重要限制性因素是基站的電源配套問(wèn)題，相關(guān)工作人員需要針對(duì)5G電源設(shè)施進(jìn)行相應(yīng)優(yōu)化和改造，以形成完善的供電系統(tǒng)。在5G技術(shù)使用和演進(jìn)過(guò)程中，它會(huì)與其他新型技術(shù)進(jìn)行有效融合，如多輸入多輸出技術(shù)（Multiple-Input Multiple-Output，MIMO）、新型無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)（Cloud Radio Access Network，C-RAN）技術(shù)等。這些技術(shù)在使用時(shí)不僅需要對(duì)局部頻率進(jìn)行重復(fù)調(diào)用，還需要智能化處理諸多微小分區(qū)。除此之外，在網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸和儲(chǔ)存管理時(shí)，要考慮基站的建設(shè)地點(diǎn)、各種干擾以及能源轉(zhuǎn)換等相關(guān)要素。設(shè)備廠商在研發(fā)5G網(wǎng)絡(luò)設(shè)備時(shí)，不僅要控制成本，還要將電源配套的新設(shè)備與技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用于現(xiàn)有基站的5G電源配套改造[1]。

1 5G電源配套建設(shè)需求分析

為保障5G網(wǎng)絡(luò)的正常使用，需要對(duì)現(xiàn)有電源系統(tǒng)和后備電源容量進(jìn)行擴(kuò)容改造。相關(guān)工作人員可以針對(duì)后備電源的電池規(guī)格和容量進(jìn)行合理的擴(kuò)容配置，在同一站點(diǎn)盡量使用相同類型的電源設(shè)備和電池，降低因配置規(guī)格或類型不匹配而增加5G網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障和風(fēng)險(xiǎn)的概率[2]。

電池容量應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)對(duì)后備電源后備時(shí)長(zhǎng)的實(shí)際需求進(jìn)行配置，避免出現(xiàn)電池容量不匹配的問(wèn)題。若配置電池容量過(guò)大，會(huì)導(dǎo)致電能浪費(fèi)，增加用電負(fù)荷；若配置電池容量過(guò)小，一旦系統(tǒng)斷電，無(wú)法保障備用電池的后備時(shí)長(zhǎng)，影響網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)性能的穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)使網(wǎng)絡(luò)中斷。此外，相關(guān)工作人員應(yīng)分類對(duì)比不同區(qū)域的停電歷史信息，根據(jù)統(tǒng)計(jì)結(jié)果適當(dāng)調(diào)整后備電池的投入資金量。

在進(jìn)行電池配置時(shí)，采用模塊化的方式設(shè)置配電容量。分析配電設(shè)備充放電狀態(tài)下的電流與電壓最大值，以確保電磁擴(kuò)容的科學(xué)合理性，避免因雪崩效應(yīng)導(dǎo)致設(shè)備損傷[3]。

5G基站配置高可靠性的電源系統(tǒng)能夠?yàn)榛?G網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用提供基礎(chǔ)保障。其中，后備電源電池的容量合理和高可靠性是保證關(guān)鍵通信設(shè)備在緊急情況下正常運(yùn)行的重要保障。在5G網(wǎng)絡(luò)大規(guī)模建設(shè)的背景下，相關(guān)工作人員不僅要對(duì)配電容量進(jìn)行合理調(diào)整，還要研發(fā)可靠合理的電源設(shè)備，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)其在電源系統(tǒng)改造和建設(shè)過(guò)程中的合理應(yīng)用。

2 5G電源配套建設(shè)中應(yīng)用的新興技術(shù)

2.1 共用共管蓄電池技術(shù)

共用共管蓄電池技術(shù)主要用于解決不同類型蓄電池和廠商電池并聯(lián)使用時(shí)存在的不兼容問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)模塊化的電池?cái)U(kuò)容。在日常使用時(shí)，合理有效地控制不同類型的電池，能實(shí)現(xiàn)削峰填谷的作用。

蓄電池的充電模式分為共充模式和單充模式。共充模式指各個(gè)電池接口與外置鉛酸電池在充電過(guò)程中，按照預(yù)先設(shè)置好的限流值同時(shí)充電；單充模式指各個(gè)電池接口與外置鉛酸電池根據(jù)系統(tǒng)所設(shè)置的先后順序依次進(jìn)行充電，解決市電接入容量不足的問(wèn)題[5]。

蓄電池的放電模式分為共放模式和優(yōu)先放電模式。共放模式為常見(jiàn)的默認(rèn)模式，即按照預(yù)設(shè)的限流值或電池容量占比進(jìn)行相應(yīng)放電；優(yōu)先放電模式可以調(diào)整兩極放電次序，實(shí)現(xiàn)削峰填谷的作用。梯次電池主要用于削峰，鉛酸電池主要用于備電。

電池共用管理模式能使不同廠商生產(chǎn)的不同種類蓄電池組在同一套電源系統(tǒng)內(nèi)同時(shí)應(yīng)用，降低電源配套改造和實(shí)施過(guò)程的復(fù)雜度，加快電力配套設(shè)施建設(shè)速度，縮短工程建設(shè)周期，對(duì)工程整體建設(shè)具有積極作用。蓄電池儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 蓄電池儲(chǔ)能結(jié)構(gòu)

2.2 削峰填谷技術(shù)

削峰填谷技術(shù)是一種在城市5G基站電源系統(tǒng)建設(shè)中起到積極作用的技術(shù)。在炎熱的夏季，城市用電量會(huì)達(dá)到高峰，這是不可避免的。通過(guò)使用削峰填谷技術(shù)，可以有效管理和利用電力資源。削峰填谷技術(shù)的核心是利用蓄電池進(jìn)行能量的儲(chǔ)存和釋放。在市電用電低谷期間，蓄電池可以進(jìn)行充電，將多余的電力儲(chǔ)存起來(lái)。而在用電高峰期，蓄電池則可以釋放儲(chǔ)存的電力，以抵消市電用電峰值時(shí)的用電量。通過(guò)削峰填谷技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)市電的有效儲(chǔ)能和分流。當(dāng)市電用電量較低時(shí)，蓄電池可以充電，將多余的電力儲(chǔ)存起來(lái)，作為備用。而在市電用電量達(dá)到高峰時(shí)，蓄電池可以釋放儲(chǔ)存的電力，以滿足基站的用電需求，從而減輕市電的負(fù)荷。

削峰填谷技術(shù)的應(yīng)用可以帶來(lái)多重好處。首先，可以有效平衡市電的供需關(guān)系，減少用電高峰期對(duì)市電系統(tǒng)的沖擊，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性和可靠性。其次，可以降低基站的用電成本。通過(guò)在用電低谷期間充電，充分利用市電的低價(jià)電力，從而降低基站的用電成本。最后，可以降低對(duì)環(huán)境的影響。通過(guò)減少對(duì)傳統(tǒng)能源的依賴，降低碳排放量，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

后備電源電池的高峰期削峰技術(shù)是一種較為簡(jiǎn)單的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)電池在市電用電高峰期時(shí)放電供5G設(shè)備使用，在低谷期利用市電對(duì)電池充電儲(chǔ)能。采用此技術(shù)的最高削峰比例為15%左右，不會(huì)延長(zhǎng)后備電源電池的充電時(shí)長(zhǎng)。在電量充足的前提下，電池能在市電用電高峰期實(shí)現(xiàn)最大限度的削峰作用，適用于三線城市市政供電缺口較小的5G基站[6-8]。

2.3 高壓直流集中供電技術(shù)

高壓直流集中供電技術(shù)可將集中供電的主站電壓提高為380～410 V，通過(guò)電源系統(tǒng)送電網(wǎng)絡(luò)將電壓輸送至遠(yuǎn)端基站區(qū)域。遠(yuǎn)端基站對(duì)電壓進(jìn)行變壓處理，使其轉(zhuǎn)換為48 V的直流電，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)5G基站持續(xù)的電能供應(yīng)。該處理方式不會(huì)因市電的中斷而出現(xiàn)供電中斷的情況。在高壓直流集中供電系統(tǒng)建設(shè)時(shí)，要注意將集中供電主站設(shè)置在市電供電容量充足、穩(wěn)定的中心基站，滿足集中供電系統(tǒng)內(nèi)所有基站的供電容量和冗余需求。通過(guò)應(yīng)用高壓直流集中供電技術(shù)，不僅能有效減輕單個(gè)5G基站市電和蓄電池的擴(kuò)容壓力，還能在較短的時(shí)間內(nèi)完成供電系統(tǒng)的建設(shè)、投入使用，為基站提供穩(wěn)定的電能?；谥绷髂妇€供電的集中式充電站電路如圖2所示。

圖2 基于直流母線供電的集中式充電站電路

3 結(jié) 論

5G網(wǎng)絡(luò)的大規(guī)模建設(shè)促進(jìn)了各種新技術(shù)和新應(yīng)用的發(fā)展，但增大了5G基站電源配套設(shè)施改造和建設(shè)的難度。通過(guò)對(duì)電源新技術(shù)的合理應(yīng)用，能有效滿足5G網(wǎng)絡(luò)基站的用電需求，保障5G網(wǎng)絡(luò)的快速建設(shè)和可靠運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)更高的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，為我國(guó)通信事業(yè)的發(fā)展和網(wǎng)絡(luò)環(huán)境的建設(shè)起到良好的促進(jìn)作用。