樊一林，秦劍濤，馮其華

（1.華信咨詢設(shè)計研究院有限公司，浙江 杭州 310052；2.中國電信股份有限公司四川分公司，四川 成都 610041）

1 5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源的建設(shè)需求

5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源的建設(shè)需要對現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)通信基站進(jìn)行擴(kuò)容和改造，以最大限度地利用資源，縮短網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的部署時間。根據(jù)實際情況，中國鐵塔公司將整合3 大運營商現(xiàn)有的機(jī)房、鐵塔等資源，實現(xiàn)資源的優(yōu)化配置。目前，多家運營商共同使用同一鐵塔、電力系統(tǒng)、基礎(chǔ)設(shè)施資源已成為一種普遍現(xiàn)象，因此綜合基站需要更大的能量來支持其運行，而基站電源的高效供電是關(guān)鍵。5G 相比4G，一方面具有更廣泛的連接功能，無論用戶使用何種設(shè)備，都可以快速連接到網(wǎng)絡(luò)；另一方面具有低能耗，極大地促進(jìn)了智能設(shè)備的開發(fā)和研究，如人們目前常用的電子設(shè)備（手機(jī)、智能手環(huán)、電子手表等）。

5G 基站供電系統(tǒng)往往由直流電源和交流電源2 個部分組成。其中，直流電源系統(tǒng)由高頻開關(guān)組合電源、蓄電池等組成。與傳統(tǒng)基站的供電系統(tǒng)相比，5G 基站的實際用電需求發(fā)生了明顯變化[1]。一方面，傳統(tǒng)基站設(shè)備的功耗小，而5G 基站設(shè)備的功耗提升明顯；另一方面，5G基站的設(shè)備功能達(dá)到了更高水平，與傳統(tǒng)基站的工作功率不符，且需要優(yōu)化直流電源，提高了供電效率和質(zhì)量[2]。

2 5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源的選擇

2.1 加強(qiáng)基站高耗能的合理規(guī)劃

隨著5G 業(yè)務(wù)逐漸成為當(dāng)前運營商的主流業(yè)務(wù)形態(tài)，人們對5G 網(wǎng)絡(luò)提出了更高的要求。為了提高5G網(wǎng)絡(luò)基站電源的應(yīng)用效能，保障5G網(wǎng)絡(luò)的高價值應(yīng)用，需要合理規(guī)劃基站，準(zhǔn)確定位故障問題。在實際維護(hù)過程中，管理單位需要注意持續(xù)優(yōu)化告警信息。故障規(guī)則可以從多個維度進(jìn)行分析和關(guān)聯(lián)，將項目實施、財產(chǎn)搬遷、災(zāi)害預(yù)警、用戶投訴、輸電故障、活動信息、網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化調(diào)整以及停電停站等信息納入案例信息庫。深度處理和分析相關(guān)信息，將其納入可集中處理或不需要現(xiàn)場檢修的工單，通過控制電網(wǎng)和區(qū)域調(diào)度單的數(shù)量，提高基站運行效率。5G 網(wǎng)絡(luò)基站主要由供電設(shè)備、通信設(shè)備、照明設(shè)備以及空調(diào)設(shè)備4 部分組成。其中，供電設(shè)備主要為基站內(nèi)各種通信設(shè)備提供持續(xù)的電力供應(yīng)，由電源和儲能電池組成。近年來，5G 網(wǎng)絡(luò)基站設(shè)備的功耗迅速增加，中國聯(lián)通、中國移動、中國電信的共享基站能耗已超過30 kW，同時通信容量增長了約3 倍。根據(jù)目前的數(shù)據(jù)分析可知，未來基站的建設(shè)和改造需要綜合考慮多種因素。首先，交流空開關(guān)要有足夠的充裕度，以便后續(xù)擴(kuò)容；其次，供電方面要有足夠的升級空間，為后續(xù)基站的升級做準(zhǔn)備；最后，要滿足5G 網(wǎng)絡(luò)基站的不時之需，自由備電，以應(yīng)對突發(fā)情況[3]。

2.2 加強(qiáng)5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源的穩(wěn)定性

5G 通信基站主要由電源設(shè)備、通信設(shè)備、照明設(shè)備以及空調(diào)設(shè)備4 部分組成。其中，電源設(shè)備主要用于為基站內(nèi)各種通信設(shè)備提供持續(xù)的電力來源，主要由電源和儲能電池組成，主要負(fù)責(zé)無線信號的實時接收和傳輸，保證無線信號的處理水平。該設(shè)備主要由有源天線單元、基帶單元和網(wǎng)絡(luò)傳輸設(shè)備3 部分組成。5G 網(wǎng)絡(luò)基站超過一半的網(wǎng)絡(luò)癱瘓與能源供應(yīng)有關(guān)。網(wǎng)絡(luò)中斷對主要涉及語音通話業(yè)務(wù)的3G 網(wǎng)絡(luò)和4G 網(wǎng)絡(luò)的影響相對較小。除語音業(yè)務(wù)外，4G 網(wǎng)絡(luò)增加了移動支付業(yè)務(wù)，但該業(yè)務(wù)量相對較小，因此小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)中斷造成的損失是可控的。5G 網(wǎng)絡(luò)基站的電源能耗比4G 基站高，5G 網(wǎng)絡(luò)重要的業(yè)務(wù)主要包括虛擬現(xiàn)實/增強(qiáng)現(xiàn)實（Virtual Reality/Augmented Reality，VR/AR）、智能駕駛、智慧城市以及智能系統(tǒng)等，一旦網(wǎng)絡(luò)中斷，損失難以估計。因此，5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源建設(shè)的穩(wěn)定性對5G 網(wǎng)絡(luò)基站的穩(wěn)定運行至關(guān)重要。

3 5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源的建設(shè)改造流程

3.1 加強(qiáng)改造蓄電池和二次下電

5G 網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展是當(dāng)前基站電源發(fā)展的重要趨勢之一。隨著5G 技術(shù)的不斷完善和商用進(jìn)程的加快，越來越多的地區(qū)開始建設(shè)和部署5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源。5G 網(wǎng)絡(luò)具有高傳輸速度、低時延等特點，可以為人們提供高效的通信服務(wù)。然而，5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源建設(shè)改造是一項龐大的工程，需要充分考慮技術(shù)特點和實際需求。首先，加強(qiáng)對蓄電池改造相關(guān)內(nèi)容的研究。工作人員需要關(guān)注5G 網(wǎng)絡(luò)基站設(shè)備的能源消耗情況。其次，在明確蓄電池運行所需功率后，應(yīng)制定電池改造計劃。例如，可以選擇鋰電池代替鉛酸電池，因為鋰電池的成本和容量優(yōu)勢更加明顯。最后，分析二次下電改造的關(guān)鍵點，以保證輸電設(shè)備的正常運行[4]。

當(dāng)開關(guān)電源的交流電源處于斷電狀態(tài)時，電池會繼續(xù)為滿足要求的設(shè)備供電。但是，電力供應(yīng)的數(shù)量有限，當(dāng)電壓下降到一定水平后，5G 網(wǎng)絡(luò)基站的電源設(shè)備會斷電，即第一次下電。二次下電指蓄電池對傳輸設(shè)備的持續(xù)供電，即當(dāng)電池處于電壓保護(hù)狀態(tài)時，切斷所有電源以保護(hù)電池。因此，需要重視5G網(wǎng)絡(luò)基站電源的建設(shè)，掌握技術(shù)要點，充分實現(xiàn)電源的實際工作功效，提高5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益。

3.2 加強(qiáng)改造整流模塊與直流模塊

5G 網(wǎng)絡(luò)中，5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源建設(shè)需要滿足更高的覆蓋范圍需求，同時需要考慮更多的應(yīng)用場景和服務(wù)質(zhì)量需求，給5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源建設(shè)帶來了一系列挑戰(zhàn)。

首先，5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源建設(shè)需要更多的天線和射頻單元，意味著基站的體積更大、功耗更高、布放更困難，需要更加復(fù)雜的調(diào)整。5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源建設(shè)需要更加密集的基站部署，使得基站之間的干擾和協(xié)同更加復(fù)雜，需要更加復(fù)雜的電源規(guī)劃設(shè)計。

其次，5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源建設(shè)需要支持更多的應(yīng)用場景和服務(wù)質(zhì)量需求，如大容量數(shù)據(jù)傳輸、低時延通信、高可靠性通信等，對5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源的性能提出了更高的要求，需要基站具備更高的安全保護(hù)能力等。

最后，5G網(wǎng)絡(luò)基站電源建設(shè)需要采用智能化技術(shù)，如大數(shù)據(jù)技術(shù)、云計算技術(shù)、人工智能技術(shù)等。這些新技術(shù)需要5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源建設(shè)具備更高的兼容性、更加完善的硬件和軟件結(jié)構(gòu)來支撐。傳統(tǒng)基站由大量整流模塊組成，且電池本身有充電需要，因此現(xiàn)有的整流模塊難以滿足5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源設(shè)備的功能需求，需要對整流模塊的相關(guān)設(shè)備進(jìn)行擴(kuò)容改造，重點是對基站的新增模塊進(jìn)行擴(kuò)容，以滿足5G 通信網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用需求，同時需要重點研究轉(zhuǎn)移與直接供給之間的過渡問題。在220 V 電源的影響下，大量5G 設(shè)備的加入會對城市電網(wǎng)造成較大的電力負(fù)擔(dān)，影響5G 設(shè)備的正常運行。隨著5G 設(shè)備的增加，功率轉(zhuǎn)換壓力逐漸增大。因此，要及時關(guān)注功率轉(zhuǎn)換壓力的變化并采取應(yīng)對措施，以提高5G 基站供電改造的質(zhì)量和運營效益[5]。

4 5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源建設(shè)的實施策略

4.1 加強(qiáng)基站電源的建設(shè)

隨著社會經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，5G 業(yè)務(wù)成為基站電源建設(shè)的主要形式之一，對網(wǎng)絡(luò)通信有著更高要求。要想提升基站電源的建設(shè)成效，為5G 網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高應(yīng)用價值提供保障,需要在基站電源建設(shè)期間加強(qiáng)對光伏發(fā)電系統(tǒng)的精準(zhǔn)定位。同時，在實際應(yīng)用過程中，管理單位應(yīng)重視對告警信息的優(yōu)化，通過對光伏發(fā)電系統(tǒng)的多維度應(yīng)用進(jìn)行分析與關(guān)聯(lián)，將光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用納入案例信息庫中，并對關(guān)聯(lián)性信息進(jìn)行深入研究，以提升基站電源建設(shè)效率?；倦娫唇ㄔO(shè)是5G 網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)全面覆蓋、穩(wěn)定運行的基礎(chǔ)，縱觀當(dāng)前基站電源建設(shè)，普遍存在設(shè)備功耗增大、天線數(shù)量多等問題。同時,隨著5G 網(wǎng)絡(luò)覆蓋面的不斷擴(kuò)大，要想滿足基站電源的實際需求，就要根據(jù)實際情況適當(dāng)增大5G基站電源的建設(shè)密度。結(jié)合5G技術(shù)發(fā)展要求，可以采取小光伏發(fā)電系統(tǒng)來提升基站項目的建設(shè)水平。為確保基站電源的建設(shè)符合預(yù)期要求，要求建設(shè)人員重視對結(jié)合小基站與宏站的施工方案的應(yīng)用。并以集中的方式進(jìn)行集中單元（Centralized Unit，DU）的資源放置，編制契合基站電源運行要求的有源天線單元（Active Antenna Unit，AAU）基站細(xì)化分布方案，確?；倦娫捶瞎蚕砘蟆?/p>

4.2 加強(qiáng)鐵鋰電池組的應(yīng)用

與鉛酸電池相比，鐵鋰電池在放電時間、物理能量比、適用性等方面都有一定的優(yōu)勢。在同等尺寸下，鐵鋰電池的存儲容量可有效解決基站耗電機(jī)房承載能力不足的問題。但是，目前電池市場上的新型鐵鋰電池的價格較高，無法得到廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)階段，常用的基站供電方式有以下3 種。第一，鐵鋰電池。在5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源的改造過程中，由于現(xiàn)有的建筑容量有限，鉛酸電池的運行功耗無法滿足基站設(shè)備的正常使用需求。在這種情況下，可以使用鐵鋰電池代替鉛酸電池。這樣雖然增加了電池的應(yīng)用成本，但是提供的電能可以滿足5G 網(wǎng)絡(luò)基站的應(yīng)用需要，節(jié)省5G 網(wǎng)絡(luò)基站的應(yīng)用空間，同時可以提高基站內(nèi)的溫度，降低基站內(nèi)的空調(diào)能耗，降低5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源的應(yīng)用成本。第二，鐵鋰電池和鉛酸電池通用模塊。通常不同類型的電池不能混合使用，但是電池混合器的出現(xiàn)使不同電池的混合使用成為可能。鉛酸電池與鐵鋰電池組合，可以增加5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源的存儲容量，節(jié)省空間，一定程度上降低了電池成本。該組合可以重復(fù)利用現(xiàn)有的基站電池，滿足5G網(wǎng)絡(luò)基站的供電需求，達(dá)到節(jié)約資源、降低5G 網(wǎng)絡(luò)基站運行成本的目的。第三，加強(qiáng)對二次電池的重復(fù)利用。部分電動汽車更新電池后，原動力鋰電池容量會衰減到原容量的70%，但鋰電池可以重復(fù)使用。因此，要加強(qiáng)對電動汽車電池的回收利用，通過拆解獲得單體電池，對電池進(jìn)行測試和篩選，重新組裝合格的電池，并進(jìn)行定期的維護(hù)和抽查。動力鋰電池的二次利用實現(xiàn)了資源的二次利用，能有效避免資源浪費，降低5G 網(wǎng)絡(luò)基站電源的建設(shè)成本[6]。

現(xiàn)階段，鉛酸電池在高溫環(huán)境下的使用壽命有所降低，而鐵鋰電池和動力鋰電池能應(yīng)用于高溫環(huán)境，但成本較高。動力鋰電池屬于“二手”電池，規(guī)模受限且數(shù)量有限，無法廣泛使用。因此，管理者需要根據(jù)5G 網(wǎng)絡(luò)基站的規(guī)模、功耗、現(xiàn)有條件合理選擇基站供電方式。

4.3 加強(qiáng)光伏發(fā)電系統(tǒng)的應(yīng)用

目前，中國光伏發(fā)電技術(shù)正在快速發(fā)展，通過引進(jìn)光伏發(fā)電系統(tǒng)可以有效降低用電量。光伏發(fā)電是將太陽能資源轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)，可緩解電力供應(yīng)壓力，實現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展的目的。通過智能調(diào)控，優(yōu)先使用光伏發(fā)電系統(tǒng)，可以有效減少基站應(yīng)急電站電池的使用，節(jié)約成本。此外，光伏發(fā)電系統(tǒng)可用于基站的存儲和應(yīng)急，減少基站對傳統(tǒng)蓄電池的依賴[7]。

5 結(jié) 論

5G 網(wǎng)絡(luò)通信基站的深化發(fā)展，既是推動網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵部分，也是我國進(jìn)入信息化快速發(fā)展階段的重要舉措。如何在保證5G 網(wǎng)絡(luò)通信基站大規(guī)模建設(shè)的同時，提高5G網(wǎng)絡(luò)通信基站的電源建設(shè)效率，是各大通信運營商高度關(guān)注的問題。在開展5G 網(wǎng)絡(luò)電源部署工作前，要重視對不同模式的運用，不斷簡化網(wǎng)絡(luò)管理流程，確保5G 通信的安全性，從而降低能耗的投入量，為5G 網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)推進(jìn)提供重要保證。