開關電源高效模塊節能改造應用

【摘要】 本文通過對基站開關電源模塊配置進行改造，將高效模塊應用在現網的開關電源設備中，在滿足目前現網實際應用的前提下，實現了節約能耗的目的。

【關鍵詞】 高效模塊 節能

一、背景

目前基站設備的耗能主要為開關電源及空調的能耗，開關電源系統效率的高低決定了相同負載情況下開關電源耗電的高低，相比不計器件損耗，整流模塊效率決定了基站耗電量的高低。普通模塊效率最大為91%，高效模塊效率均值達到96%，且高效模塊的最高效率點出現在20%-90%負載率區間之內。

二、實施

2.1節能改造技術原理

在通信電源容量選擇時，需要保證負載最大功耗狀態下的供電，同時有足夠的容量用于電池充電，再考慮N+1冗余。這樣，系統日常運行時的負載率往往較低，無法達到標稱的系統效率。艾默生高效模塊配合休眠節能技術可以根據負載大小控制實際工作的整流模塊個數，一套開關電源內配置一個或兩個高效模塊，其余使用普通模塊，高效模塊在系統中被定義為優先工作模塊，這樣在系統休眠只有一個模塊工作時也能夠保持最高工作效率，達到了提高系統效率的目的。該技術具有如下特點： 1、工作的整流模塊運行于最佳效率點附近。系統通過關閉部分整流模塊（休眠），將負載集中于少數幾個高效模塊。根據負載變化，動態調整實際運行的模塊數量。2、休眠模塊的功耗降到最低。新高效模塊休眠技術不同于傳統的僅關閉模塊DC/DC的“遙控關機”功能，而是通過在整流模塊內增設直流側輔助電源，使其在休眠時能夠完全關閉功率電路（包括DC/DC及AC/DC），從而使休眠模塊達到最佳的節能狀態。3、系統安全保護。當系統發生故障時，系統將自動從節能模式自動轉換為正常供電模式，待告警消除后模式又將自動進行切換。

2.2改造具體實施方法

艾默生開關電源的高效模塊與休眠節能技術混用改造涉及整流模塊及監控模塊的硬件改造和軟件升級。硬件改造需要將更換普通模塊更換為高效模塊，監控模塊軟件需要升級新版本和處理相關參數設置。

2.3改造試驗站相關數據

試驗基站基本情況：

1、基站主設備配置情況。攔馬莊基站為2G+3G基站，配置為S335，2G機柜RBS2206DC三個，TRU類型為DTRU，已開通EDGE。3G機柜普天1109A一個。

2、基站后備電源配置情況。艾默生PS4850/2900-X3開關電源一套；雙登GFM-500AH電池兩組。

測試數據：

1、改造前耗電量。7月5日安裝電表，跟蹤開關電源交流耗電數據到7月11日，共計6天，電表讀數為4964，共計耗電403度。

2、改造后耗電量。7月11日我們現場加裝高效模塊并調整參數設置，開關電源開始工作在高效模塊和休眠模式混用下，持續到7月17日，電表讀數為5348度，共計耗電384度。

3、綜合數據記錄

從以上數據及圖表看，這臺開關電源改造后平均日節電3.7度左右，理論全年節省耗電1350.5度，那么單站改造后一年應該能節約1500元左右的電費。

三、測試結論

結合目前我市基站電源設備配置情況，絕大多數基站的后備蓄電池都在2組500AH左右，而負載電流又多在100A以下，模塊按照N+1的原則配置，N為（負載電流+C10）/50，在蓄電池組未充電的情況下，模塊的工作效率不高，并且隨著后備電池及負載容量的不斷增加，開關電源模塊的數量也相應在增加。開關電源節能的效果取決于模塊數量及負載電流的大小，在浮充狀態下，相同負載電流的電源系統模塊開啟得越多，模塊的帶載率越低，損失的能耗就越大，但為保證能夠在市電恢復時給后備電池快速充電，模塊數量又不能缺少。從試驗數據上看，開關電源高效模塊節能技術很好的解決了這一問題，既能確保大容量電池在市電恢復后快速充電，又能在充電過后市電正常時降低開關電源無謂能耗，使模塊工作在最佳效率點，達到了節能的目的。數據顯示對電源設備進行高效模塊及節能混用改造，能夠達到節能降耗的目的，目前全網艾默生電源占比為47%左右，數量達到580臺，如采用高效模塊，則全網艾默生電源平均年節能783290度左右，折合電費約80萬，而模塊成本一次性投資（每個基站使用1個，單價2650）153.7萬，模塊壽命12年，則預計在其生命周期內能節約電費800萬左右。