中圖分類號：TN86；TN929.53 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編碼：1672-7274（2025）05-0025-03

Abstract： At present， the construction of 5G base station is in a stage of rapid development，and mobile communication is moving towards 5G at full speed.The construction of 5G base station willbring new requirements and influences on site planning，tower and mast bearing，external power and power supporting，indoor coverage， etc.As for 5G macro station，its power consumption can reach 3.5～4kW， and its energy consumption is 2.5～3.5 （20 times that of 4G equipment.During the power supporting construction of 5G base stations，the site should be fully investigated，detailed design data should becollected，andthe design shouldbe deepened under thecondition of indepth understanding of the load. This paper summarizes the design scheme flow in the power supporting construction of 5G base stations，and the design processand method of power supporting construction such as external power input， switching power supply and battery are sorted out and analyzed for industry reference exchange.

Keywords： 5G base station; 5G base station power supporting; 5G base station power supply and distribution

研究背景

我國通信行業(yè)經(jīng)歷了1G空白、2G落后、3G追隨、4G同步，終于在5G走在了時代的前沿，以5G為代表的新型基礎(chǔ)設(shè)施為智能經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)型提供了重要的底層支撐，截至2023年2月末，我國5G基站總數(shù)達(dá)238.4萬個，占移動基站總數(shù)的 21.9%^[1-2] ，5G網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了村、縣到城市的全面覆蓋，5G建設(shè)取得了豐碩的成果，隨著5G建設(shè)的深入推進(jìn)和商業(yè)運(yùn)營的快速成長，5G基站的建設(shè)規(guī)模將穩(wěn)步擴(kuò)大，屆時方物互聯(lián)將帶來更精彩的世界，由于5G功耗是4G設(shè)備的2.5～3.5 倍，這對基站的建設(shè)或改造提出了新的要求，因此，在進(jìn)行5G基站建設(shè)時，設(shè)計人員必須要對5G基站的動力配套情況進(jìn)行深入的了解和分析，在確定5G基站的供配電后，再進(jìn)行其他設(shè)計。本文以5G基站的外市電引入、開關(guān)電源及蓄電池配置等為設(shè)計研究對象，分析研究其設(shè)計方法，為5G基站的動力配套設(shè)計提供設(shè)計思路和設(shè)計參考。

2 5G基站對動力配套系統(tǒng)的影響

2.15G基站功耗概述

5G采用了大規(guī)模天線矩陣，其天線數(shù)量是4G網(wǎng)絡(luò)的8T8R的32倍，同時主流設(shè)備廠家提供的BBU及AAU單體功耗均高于4G網(wǎng)絡(luò)，5G基站耗電量增加成為必然，運(yùn)行數(shù)據(jù)表明5G基站設(shè)備功耗約為 2～4kW 是普通基站耗電的3＼～4倍[3]。因此，在5G基站新建或改造時，設(shè)計人員務(wù)必對基站的用電負(fù)荷、基站的供配電情況進(jìn)行分析和確認(rèn)，以確?；镜膭恿ε涮追?G基站的建設(shè)要求。表1為不同主流設(shè)備供應(yīng)商5G基站設(shè)備參數(shù)。

2.25G基站對動力配套系統(tǒng)的影響

5G基站電源連接如圖1所示，由前述可知，5G基站的功耗大幅增加，帶來對外市電和供配電電源容量的要求的提高，其對動力配套系統(tǒng)帶來的影響主要有以下幾個方面：

（1）5G基站的BBU部分需要安放在本站機(jī)房或者集中放置，導(dǎo)致機(jī)房設(shè)備空間的占有率顯著增加，設(shè)備的散熱提升了機(jī)房環(huán)境溫度，造成基站空調(diào)可能需要新裝或者替換，以提供合適的溫濕度環(huán)境，確保通信設(shè)備和配套設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行[4]。

（2）因5G基站設(shè)備的功耗提高，使得存量站點(diǎn)資源的市電容量不足，需對外市電進(jìn)行擴(kuò)容。首先，擴(kuò)容改造需要額外的投入預(yù)算；其次，擴(kuò)容改造周期長，影響5G項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)度。

（3）目前，相當(dāng)一部分入網(wǎng)年限較長的基站，其開關(guān)電源、外電工程存在電源模塊無法擴(kuò)容、空開端子數(shù)量不夠、輸出電壓不穩(wěn)定、新舊蓄電池并聯(lián)等諸多問題，電源改造工作復(fù)雜煩瑣，影響5G網(wǎng)絡(luò)交付工期。

3 50 基站動力配套設(shè)計

3.1設(shè)計流程

為了進(jìn)一步強(qiáng)化5G基站共享共建設(shè)計水平，緩解基站選址難，共享難的問題[5]，通過深化存量站點(diǎn)資源，秉承共享共建原則，同時提升投資效率，5G基站動力配套設(shè)計應(yīng)遵循如圖2所示的設(shè)計流程。

3.2外市電引入

（1）外市電的引入應(yīng)根據(jù)運(yùn)營商無線接入方式、安裝設(shè)備類型及機(jī)房類型綜合考慮[，針對新建站點(diǎn)應(yīng)充分考慮實(shí)際容量以及后期擴(kuò)容需求，優(yōu)先采用直供電，宜引入一路三類或優(yōu)于三類市電作為主電源。對改造站點(diǎn)而言，應(yīng)根據(jù)市電容量是否充足，入戶電纜是否符合改造需求、變壓器容量情況等確定擴(kuò)容方法。

（2）外市電的引入應(yīng)以實(shí)際核算新增設(shè)備功耗為準(zhǔn)，根據(jù)城鎮(zhèn)、郊區(qū)、鄉(xiāng)鎮(zhèn)、農(nóng)村等使用場景核算容量，存量設(shè)備功耗應(yīng)按使用場景分別計算，5G設(shè)備功耗參照供應(yīng)商提供的額定功耗技術(shù)參數(shù)。

（3）基站外市電容量由照明、空調(diào)等交流用電負(fù)荷及通信直流用電設(shè)備負(fù)荷構(gòu)成，其容量計算如式（1）所示：

P_τ=（P_τ+P_τ+P_τ+P_τ+P_τ）_k

式中， P_T 為外市電總?cè)萘浚╧VA）； P₁ 為現(xiàn)有設(shè)備功耗（kW）； P₂ 為5G設(shè)備功耗（ ?_?kW^? ）； P₃ 為照明等臨時用電功耗（kW），一般取值 P₄ 為空調(diào)功耗（ kW） ； P₅ 為蓄電池充電功耗（kW）； k 為功率因素，取值0.9。

3.3電纜選型

當(dāng)存量站點(diǎn)電力電纜的載流量無法滿足5G基站設(shè)備使用要求時，需要對電纜進(jìn)行改造設(shè)計，電力電纜的載流量和電纜設(shè)計選型，可根據(jù)查表選擇，選型的同時應(yīng)考慮電纜的使用溫度、敷設(shè)及使用環(huán)境，選擇合理的規(guī)格。電纜的壓降應(yīng)符《民用建筑電氣設(shè)計規(guī)范》JGJ16—2008中相關(guān)要求。針對電纜的供電距離，設(shè)計人員一是可以參照技術(shù)手冊查閱電纜推薦供電距離，二是可以查表核對電纜供電距離。對于供電距離較遠(yuǎn)的基站，設(shè)計人員應(yīng)實(shí)地測量并復(fù)核實(shí)際供電距離。

3.4開關(guān)電源容量計算

開關(guān)電源容量計算方法如式（2）所示：

式中， S_P 為開關(guān)電源容量需求（A）； P_s 為存量站點(diǎn)現(xiàn)有功耗（W）； P_I 為新增5G設(shè)備功耗（W）； U 為額定電壓（V）; Q 為蓄電池總?cè)萘浚ˋh）。式（2）經(jīng)進(jìn)一步變換后， S_P 快速計算表達(dá)式見式（3）：

式中， P_A 為通信設(shè)備實(shí)際功率（W）； η 為容量系數(shù)，通常取值0.95。實(shí)際建站應(yīng)用中，為提高5G設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)性，新建站常選用50A整流模塊的一體化開關(guān)電源機(jī)架，改造站及室外機(jī)柜選用75A整流模塊的嵌入式開關(guān)電源機(jī)架較為常見。

3.5蓄電池容量計算

3.5.1鋰電池容量計算

鋰電池比鉛酸閥控密封電池具有更高的放電效率，結(jié)構(gòu)尺寸上也有一定的優(yōu)勢，蓄電池的容量按3h備電設(shè)計考慮，其容量計算如式（4）所示：

式中， Q_L 為電池容量（Ah）； K 為安全系數(shù)，通常取1.25; a 為溫度調(diào)整系數(shù)，寒冷、寒溫I、寒溫ⅡI地區(qū)取1.25，其余地區(qū)取 1.0^[7] P 為基站功耗（W）。

3.5.2鉛酸電池容量計算

鉛酸電池容量配置計算方法如式（5）所示：

式中， K 為安全系數(shù)，取值1.25； I 為負(fù)荷電流（A）； T 為放電小時數(shù)（h）； η 為放電容量系數(shù)； a 為電池溫度系數(shù)，式（5）中變量取值按《通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計規(guī)范》GB51194—2016中有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。

3.5.3梯次電池容量計算及選型

針對存量設(shè)備，蓄電池的容量應(yīng)按峰值功耗進(jìn)行核算，5G增量設(shè)備功耗應(yīng)按典型功耗進(jìn)行核算，通過這樣的精細(xì)化核算可以減少對蓄電池的擴(kuò)容和改造，梯次電池的具體備電工況容量計算方法如式（6所示：

式中， K，a 與式（4）一致； P₁，P₂ 分別為一次、二次下電側(cè)通信設(shè)備工作實(shí)際功率（W）； T₁. T₂ 分別為一次、二次下電側(cè)設(shè)備備電時長，其中 T₁ 不應(yīng)低于1小時。

針對拉遠(yuǎn)站，梯次電池宜選用19寸嵌入式結(jié)構(gòu)，

采用入柜、壁掛等方式安裝，對于機(jī)柜站，應(yīng)選用入柜式19寸嵌入式體積電池，就機(jī)房站而言，可選用落地機(jī)架式或室內(nèi)綜合柜體積電池。

3.6空調(diào)容量計算

影響空調(diào)負(fù)荷因素很多，其中設(shè)備發(fā)熱量、機(jī)房建筑結(jié)構(gòu)性傳熱及太陽熱輻射是主要因素，空調(diào)的容量應(yīng)進(jìn)行詳細(xì)的計算，并結(jié)合站點(diǎn)當(dāng)?shù)貧夂驐l件適當(dāng)修正，具體計算方法如式（7）所示：

Q_?A=K×（Q_?E×1.06+Q_?B-Q_o）

式中， Q_A 為空調(diào)總熱負(fù)荷； K 為制冷系數(shù)，分氣候區(qū)域進(jìn)行修正； Q_E 為所有通信設(shè)備熱負(fù)荷，取值按直流設(shè)備功率的0.8倍計算，1.06為常見開關(guān)電源工作效率補(bǔ)償因子（具體可以參照供應(yīng)商技術(shù)資料調(diào)整）； Q_B 為建筑結(jié)構(gòu)熱負(fù)荷，取值為機(jī)房面積（ ?m². ）與單平方散熱量 之乘積[8]； Q_o 為室外AAU、RRU熱負(fù)荷，取值為直流設(shè)備功率的0.8倍。基站常見空調(diào)有1HP、2HP、3HP、5HP技術(shù)規(guī)格，具體設(shè)計過程中應(yīng)根據(jù)運(yùn)營商不同制式設(shè)備散熱量，通過式（7）的計算后進(jìn)行機(jī)房空調(diào)配置，建議選擇小容量、多數(shù)量空調(diào)配置，以實(shí)現(xiàn)均勻制冷，擴(kuò)容時首先考慮新增空調(diào)，其次再考慮以舊換新，空調(diào)的選用應(yīng)優(yōu)先選用單制冷型空調(diào)。

結(jié)束語

綜上可見，隨著5G基站設(shè)備功耗的大幅度增加，5G基站對供配電提出了新的技術(shù)要求，因此，在動力配套系統(tǒng)的設(shè)計時，需要根據(jù)新建站點(diǎn)或改造站點(diǎn)，遵從一定的設(shè)計流程，結(jié)合實(shí)際情況，提出具有針對性的深化設(shè)計方案，應(yīng)充分整合存量站點(diǎn)資源，優(yōu)先采用共享共建模式，物盡其用，提高投資效率和建站速度。在外市電引入、開關(guān)電源及蓄電池等動力配套設(shè)計時，應(yīng)通過合理選型、精確計算和科學(xué)的方法，全面提升5G基站建設(shè)精細(xì)化設(shè)計能力，促進(jìn)5G基站建設(shè)“綠色、共享、節(jié)能”協(xié)調(diào)式發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]任澤平，馬家進(jìn)，連一席.新基建[M].北京：中信出版社，2020.

[2]陳超俊.5G基站電源改造方案探討[J].數(shù)字通信世界，2023（10）：181-184.

[3]王曉鵬.5G無線通信鐵塔電源配套分析研究[J].中國新通信，2022（21）：1-3.

[4]羅金花.5G基站配套基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)能降耗技術(shù)研究[J].江西通信科技，2023（04）：1-4.

[5]陳東偉，劉言彬，徐靈琦等.5G低成本塔桅建設(shè)方案優(yōu)化[J].江蘇通信，2023，39（05）：116-122

[6]高文華.優(yōu)化配置方案，合理控制鐵塔和配套造價，實(shí)現(xiàn)多方共贏[J].信息通信，2017（05）：252-254.

[7]茍鋰杰.5G通信基站供配電技術(shù)研究[J].無線互聯(lián)科技，2024，21（04）：49-51.

[8]盧飛.新基建背景下5G配套建設(shè)策略分析[J].江蘇通信，2021，37（05）：111-113.