劉海玲

（河南省通信建設(shè)監(jiān)理有限公司，河南 鄭州 450008）

0 引 言

通信系統(tǒng)在社會(huì)生產(chǎn)生活中承擔(dān)信息傳輸媒介的作用。隨著節(jié)能環(huán)保理念的深入，通信系統(tǒng)能耗問題得到越來越多的關(guān)注。電源系統(tǒng)為通信系統(tǒng)的主要耗能元件，包括直流和交流兩種形式。通信系統(tǒng)對(duì)電能供應(yīng)穩(wěn)定性要求極高，因此其電源系統(tǒng)的節(jié)能優(yōu)化需精細(xì)開展，不斷總結(jié)通信電源系統(tǒng)的常用節(jié)能技術(shù)。

1 通信電源系統(tǒng)耗能特點(diǎn)

1.1 電源系統(tǒng)耗能

通信機(jī)房中的電源系統(tǒng)需安裝電源轉(zhuǎn)換裝置，若裝置本身轉(zhuǎn)換效率低，必然會(huì)出現(xiàn)發(fā)熱過多、能耗增加的問題。近年來，轉(zhuǎn)換裝置在通信電源系統(tǒng)中得到普遍應(yīng)用，現(xiàn)有轉(zhuǎn)換設(shè)備型號(hào)非常復(fù)雜。有數(shù)據(jù)顯示，不同型號(hào)電源轉(zhuǎn)換裝置的電能轉(zhuǎn)換效率多集中在80%～95%，各廠家、品牌轉(zhuǎn)換設(shè)備的轉(zhuǎn)換效率差異明顯。若通信機(jī)房設(shè)計(jì)過程中選用的轉(zhuǎn)換裝置性能不佳且被大量應(yīng)用，則會(huì)導(dǎo)致機(jī)房運(yùn)行過程中電源系統(tǒng)能耗顯著上升，進(jìn)而給空調(diào)系統(tǒng)帶來更大的運(yùn)行壓力，進(jìn)一步導(dǎo)致能耗上升。

1.2 通信設(shè)備耗能

通信設(shè)備高耗現(xiàn)象主要是由于設(shè)備與電源轉(zhuǎn)換器間匹配性不夠?qū)е碌?，?huì)使電路電阻上升，導(dǎo)致通信設(shè)備運(yùn)行產(chǎn)生無用消耗。通信設(shè)備的主要耗能單元為信息轉(zhuǎn)化芯片，其耗能表現(xiàn)為明顯的連鎖特點(diǎn)[1]。例如，當(dāng)轉(zhuǎn)換芯片能耗水平降低時(shí)，對(duì)應(yīng)的電源轉(zhuǎn)換裝置、UPS電源、配電系統(tǒng)、空調(diào)系統(tǒng)及變壓設(shè)備能耗均會(huì)發(fā)生不同程度的降低。

2 通信電源系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)

2.1 通信電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的節(jié)能技術(shù)

2.1.1 開關(guān)電源

開關(guān)電源高效模塊休眠技術(shù)可對(duì)負(fù)載電流與系統(tǒng)模塊間做對(duì)比分析，利用智能軟開關(guān)技術(shù)調(diào)節(jié)運(yùn)行中整流模塊的數(shù)量，使負(fù)載以外的整流模塊進(jìn)入休眠狀態(tài)，以降低通信電源系統(tǒng)無效電能損耗。直流電源設(shè)備安裝對(duì)空間位置要求嚴(yán)格，一般將其設(shè)計(jì)在靠近負(fù)荷中心的位置。因此，在使用開關(guān)電源時(shí)，可將其安裝在通信機(jī)房?jī)?nèi)，使其更加接近系統(tǒng)負(fù)荷中心，縮短線纜長(zhǎng)度。開關(guān)電源在浮充狀態(tài)下運(yùn)行，產(chǎn)生的電流幅值非常有限，因此設(shè)備與直流配電屏間的線損也可被有效控制，達(dá)到降低系統(tǒng)耗能的目的。由于開關(guān)電源的整流模塊使用熱插拔方式，因此可降低后期維護(hù)難度。

例如，某局點(diǎn)通信電源系統(tǒng)由400 A/380 V的交流配電屏1架、整流架（2 000 A）2架、直流配電屏（2 500 A）2架、閥控鉛酸蓄電池1500 Ah和整流模塊（100 A）組成，其中蓄電池組數(shù)為2，整流模塊數(shù)量為20。計(jì)算發(fā)現(xiàn)，該通信電源系統(tǒng)整流模塊負(fù)載率在48.5%，電源系統(tǒng)理論效率在94%。電源系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行后，整流模塊的負(fù)載率降低至14.3%，電源系統(tǒng)效率變?yōu)?6%，降幅明顯，說明該局點(diǎn)通信電源系統(tǒng)的運(yùn)行效果存在較大的提升空間。因此，決定引入高效整流模塊，利用智能整流模塊休眠技術(shù)降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗損失，提高整個(gè)通信電源系統(tǒng)的運(yùn)行效率。改造后，系統(tǒng)運(yùn)行中整流模塊的負(fù)載率提高到39.7%，相應(yīng)的系統(tǒng)效率變?yōu)?0%。方案執(zhí)行后，記錄該通信電源系統(tǒng)1年內(nèi)的電能消耗情況，發(fā)現(xiàn)使用高效模塊休眠技術(shù)后，每小時(shí)可較普效模塊階段節(jié)約電能89 W，日節(jié)電量2.136 kW·h。按系統(tǒng)年運(yùn)行天數(shù)為350 d、電費(fèi)為1元/kW·h計(jì)算，每年可節(jié)約電費(fèi)747.6元，節(jié)能效果顯著。

2.1.2 閥控鉛酸蓄電池

現(xiàn)階段，通信電源系統(tǒng)中的閥控鉛酸蓄電池常被安裝在電池架上。安裝過程需考慮樓板的荷載能力，通常情況下不應(yīng)低于16 kN/m2。安裝位置的選擇應(yīng)為蓄電池后期維修、更換提供足夠的空間，且應(yīng)與墻體保持800 mm的間距，避免影響各設(shè)備單元散熱而引發(fā)能耗上升的問題。

2.1.3 高壓直流供電

常規(guī)通信系統(tǒng)多安裝UPS電源，以保證系統(tǒng)供電持續(xù)、穩(wěn)定。相較于高壓直流供電系統(tǒng)，UPS電源在運(yùn)行中涉及直流、交流轉(zhuǎn)換過程，因此在電源系統(tǒng)運(yùn)行效率方面略遜于高壓直流供電。使用高壓直流供電取代傳統(tǒng)UPS電源，可降低通信電源系統(tǒng)能耗。

2.1.4 優(yōu)化布線方式

通信機(jī)房規(guī)劃設(shè)計(jì)中，應(yīng)綜合考慮機(jī)房所在位置的電源、水源、冷源等是否能滿足機(jī)房正常運(yùn)行的需求，通過合理選址，借助自然條件，改善機(jī)房?jī)?nèi)的能量流通，進(jìn)而降低能源消耗。因此，設(shè)計(jì)過程中一般選用高溫隔熱性能優(yōu)良的材料制作機(jī)房墻板，并選用節(jié)能型門窗。機(jī)房系統(tǒng)建設(shè)中使用大量導(dǎo)線材料，導(dǎo)線距離與其線損等級(jí)密切相關(guān)。因此，通信電源系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)還應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注機(jī)房?jī)?nèi)導(dǎo)線的優(yōu)化布置，合理規(guī)劃各類設(shè)備的安裝位置，盡量縮短導(dǎo)線距離。若電源系統(tǒng)導(dǎo)線距離調(diào)整空間有限，可適當(dāng)提高導(dǎo)線截面面積，降低系統(tǒng)耗能水平。

2.1.5 其他節(jié)能技術(shù)

除以上常見電源系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)外，風(fēng)扇智能調(diào)速技術(shù)和蓄電池恒溫技術(shù)也能發(fā)揮一定的節(jié)能作用，可結(jié)合通信電源系統(tǒng)特點(diǎn)及機(jī)房節(jié)能需求，將不同節(jié)能技術(shù)結(jié)合應(yīng)用。

風(fēng)扇智能調(diào)速技術(shù)。風(fēng)扇智能調(diào)速在系統(tǒng)中安裝溫度傳感器，采集運(yùn)行環(huán)境溫度信息，對(duì)比機(jī)房最佳環(huán)境溫度的要求，對(duì)風(fēng)扇系統(tǒng)運(yùn)行方案做適當(dāng)調(diào)整。例如，改變風(fēng)扇供電電壓，調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，降低系統(tǒng)耗能。風(fēng)扇智能調(diào)速技術(shù)的節(jié)能效果在50%～70%，且目前在通信電源系統(tǒng)中的應(yīng)用度不高，發(fā)展空間較大。

蓄電池恒溫技術(shù)。該技術(shù)將蓄電池獨(dú)立安裝，配備單獨(dú)的溫控系統(tǒng)，通過電源運(yùn)行溫度的提升來降低通信機(jī)房能耗[3]。一般而言，蓄電池的最佳運(yùn)行溫度在15～25 ℃。

2.2 通信電源系統(tǒng)空調(diào)中的節(jié)能技術(shù)

2.2.1 機(jī)房新風(fēng)系統(tǒng)

空調(diào)為通信電源系統(tǒng)的主要耗能單元之一。為提高空調(diào)運(yùn)行效率，可在機(jī)房?jī)?nèi)引入新風(fēng)節(jié)能技術(shù)。該技術(shù)結(jié)合通信機(jī)房環(huán)境特點(diǎn)和電源系統(tǒng)運(yùn)行特點(diǎn)，將通風(fēng)、控制、氣流組織等系統(tǒng)相整合形成機(jī)房新風(fēng)系統(tǒng)，充分利用自然冷源降低空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行能耗。新風(fēng)系統(tǒng)包括自然通風(fēng)新風(fēng)系統(tǒng)和熱交換新風(fēng)系統(tǒng)兩類。其中，自然通風(fēng)新風(fēng)系統(tǒng)在室外環(huán)境溫度較低時(shí)，直接將外部冷空氣引入機(jī)房?jī)?nèi)部進(jìn)行降溫，以減少對(duì)常規(guī)空調(diào)系統(tǒng)的制冷需求。當(dāng)室外溫度較高時(shí)，再啟動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)。自然通風(fēng)新風(fēng)系統(tǒng)由新風(fēng)機(jī)組、排風(fēng)機(jī)組、控制器以及加濕器等結(jié)構(gòu)組成。由于直接引入外部冷源，機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境易受到外部因素的影響。熱交換新風(fēng)系統(tǒng)使用隔絕換熱的方式，可有效解決自然通風(fēng)新風(fēng)系統(tǒng)的不足，其引入室外空氣并進(jìn)行顯熱交換處理，以滿足機(jī)房對(duì)溫濕度的要求。在該新風(fēng)系統(tǒng)內(nèi)，外部冷源與機(jī)房?jī)?nèi)部空間被阻隔，可避免機(jī)房環(huán)境受不穩(wěn)定環(huán)境因素的影響，同時(shí)又能充分利用自然冷源，降低通信電源系統(tǒng)能耗。因此，建議選用隔絕換熱新風(fēng)系統(tǒng)。

2.2.2 雙循環(huán)節(jié)能空調(diào)

除以上技術(shù)方案，還可安裝先進(jìn)的空調(diào)設(shè)備。例如，某通信機(jī)房引進(jìn)雙循環(huán)節(jié)能空調(diào)設(shè)備，以找到一種效果更穩(wěn)定、能耗水平更低的制冷方式。該機(jī)房選用SDC2型號(hào)雙循環(huán)節(jié)能空調(diào)。在72 d的試運(yùn)行統(tǒng)計(jì)中，該空調(diào)系統(tǒng)的總制冷量達(dá)到35 kW。若采用混合制冷模式，可較之前的空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能35.6%；若采用完全節(jié)能泵模式，節(jié)能率高達(dá)45.4%。與市面上常見精密空調(diào)相對(duì)比，以上兩種模式下的節(jié)能效果分別達(dá)到49.3%和55.2%，節(jié)能優(yōu)勢(shì)明顯[4]。相關(guān)企業(yè)可根據(jù)實(shí)際需求，選擇引進(jìn)雙循環(huán)節(jié)能空調(diào)設(shè)備。

2.3 通信電源節(jié)能評(píng)估中的節(jié)能技術(shù)

強(qiáng)化通信電源系統(tǒng)節(jié)能效果評(píng)估，能夠及時(shí)了解通信機(jī)房的能源消耗狀態(tài)，分析當(dāng)前節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用是否存在問題和不足，并通過電源系統(tǒng)運(yùn)行能耗數(shù)據(jù)的動(dòng)態(tài)化分析，找出更具潛力的節(jié)能環(huán)節(jié)，以給出更加高效、適用的節(jié)能技術(shù)方案。部分通信企業(yè)的用電過程使用總電表進(jìn)行監(jiān)控，確保對(duì)通信機(jī)房用電情況的單獨(dú)統(tǒng)計(jì)，導(dǎo)致通信電源系統(tǒng)的運(yùn)行能耗水平并不被有效掌握，并引發(fā)節(jié)能優(yōu)化工作無從下手的問題。鑒于以上問題，建議相關(guān)企業(yè)為通信機(jī)房設(shè)置單獨(dú)的能耗監(jiān)控設(shè)備，配合信息化監(jiān)管手段，實(shí)時(shí)采集機(jī)房?jī)?nèi)各用電單元的能耗情況。通過能耗趨勢(shì)變化，了解存在較大節(jié)能空間的設(shè)備或環(huán)節(jié)。同時(shí)，通過對(duì)比分析，評(píng)估現(xiàn)行節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用成效，結(jié)合評(píng)價(jià)結(jié)果做適當(dāng)調(diào)整。

在節(jié)能評(píng)估方式的選擇上，各通信機(jī)房運(yùn)行內(nèi)外部環(huán)境差異明顯，因此應(yīng)差異化進(jìn)行節(jié)能評(píng)估方案設(shè)計(jì)。目前，較常用的節(jié)能評(píng)估方法為IPMEP。該評(píng)估模型將通信電源系統(tǒng)相關(guān)參數(shù)帶入計(jì)算公式，依照統(tǒng)一的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，可準(zhǔn)確核算通信機(jī)房用電情況。總之，通信電源系統(tǒng)能耗除適當(dāng)使用前文介紹的節(jié)能技術(shù)外，還應(yīng)同時(shí)做好節(jié)能效果評(píng)估工作，以形成完善的通信電源系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)反饋回路，最大限度提高各項(xiàng)節(jié)能技術(shù)的節(jié)能效果。

3 結(jié) 論

通信電源系統(tǒng)耗能主要發(fā)生在電源系統(tǒng)、通信設(shè)備及空調(diào)系統(tǒng)。在對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能改造時(shí)，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用應(yīng)覆蓋通信電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及運(yùn)維管理階段，靈活選用電源開關(guān)、前置端子蓄電池、高壓直流供電技術(shù)，優(yōu)化系統(tǒng)布線方式，配合電源系統(tǒng)諧波治理、變壓器節(jié)能運(yùn)行、變壓器負(fù)載分配、空調(diào)系統(tǒng)節(jié)能設(shè)計(jì)等措施，降低通信電源系統(tǒng)運(yùn)行能耗，提高通信機(jī)房綜合效益。