關于5G基站用電降本節能措施的研究

錢君 蔡慶亞

摘要：5G基站高能耗是客觀存在的，如何最大限度的減小耗能是我們研究的方向，本文從5G站址的市電改造、設備性能、投入運營等幾個方面論述了減低供電投資和運營商成本的多種措施，得出最終解決途徑和方案，有效指導設計施工及運營，提升基站整體節能水平。

關鍵詞：市電改造成本;用電成本

中圖分類號：TN929.5?? 文獻標識碼：A?? 文章編號：1672-9129（2020）11-0069-01

1 背景

5G網絡實現了超寬帶、大連接、高可靠/低時延的技術突破，同時MIMO技術的普及應用也帶來了5G基站功耗的大幅增加， 從 4G 演進到 5G，雖然單位流量的功耗大幅降低了，但是5G 總功耗成倍增加。64T64R AAU 最大功耗達 1000～1400W，BBU 最大功耗將達到 1400W。

例如5G AAU射頻功耗較4G RRU射頻單元功耗的翻番。直接導致存量站址電源改造難度大，改造和用電成本居高不下，同時也對基站用電的安全性和穩定性帶來很多負面影響。針對5G基站如何降低市電改造和用電成本開展研究是十分有意義和有必要的。

2 市電引入及壓降要求

2.1基站供電需采用三類以上（含三類）市電供電，優先使用直供接入，應選擇條件較好的下火電引接，注意周邊是否有大功率感性負載頻繁啟動等用電 不穩定因素的存在。

2.2總容量需求在10KW以下的可采用低壓AC220V供電，引入容量需求在100KW以下的可采用三相四線制AC380V供電。

2.3供電側線路壓降應能滿足《民用建筑電氣設計規范》JGJ16-2008規定，電壓損失不應超過標稱系統電壓的7%。

2.4市電引入側壓降要求：對于AC 380V三相電為407～354V范圍;220V單相供電，為額定電壓的+5%，-10%，即231～198V范圍。

3 降低市電改造成本的措施

單相供電主要瓶頸在于其市電引入容量不足，線徑較細、壓降過大;三相供電問題主要集中于壓降過大、三相不平衡。由于基站通信開關電源采用的是單相供電模塊且采用了節能休眠模式，電流并不是均衡分布，所以極易引起基站供電不平衡問題。針對以上供電問題根據不同場景情況，分別選取以下幾個措施可有效降低5G基站改造成本。

3.1穩壓器。對于基站末端電壓偏低、不穩定且引入容量及引入線徑能滿足新增5G功耗需求的站址，可根據實際需要在基站側輸入端加裝補償式電力穩壓器，達到不做市電改造就能滿足基站供電需求的目的。采用這種方式可節省市電改造投資、縮短交付工期。

目前使用的穩壓技術主要包括：機械補償型、參數穩壓型、感應補償型、無觸點補償式自動穩壓等類型。其中機械補償型具有碳刷壽命短，相應速度慢等缺點;參數穩壓型具有空載耗電、溫升過高的缺點;感應補償型具有動態性能差、三相不平衡時中心線電流過大等缺點;無觸點補償式自動穩壓具有無觸點、無機械裝置、精度高、寬帶穩壓等諸多優點。綜上所述，使用通信專用無觸點補償式自動穩壓器是最優選擇。

3.2智能補償。基站用電峰值與典型值相差較大的情況下，負載削峰補償將市電需求從最大降低為典型值，從而達到不改市電、節省投資的目的。

智能補償需要配置足夠容量的鋰電池，需要頻繁對電池進行充放電，后備電池側投資明顯加大，且在蓄電池充放電的過程中造成蓄電池的使用壽命減短和一定的電能損耗。

3.3鋁纜、合金纜的使用。在合適的場景下為了節省成本，使用鋁纜和合金纜也是一個較好的選擇，但鋁纜的傳導性、抗氧化性、壽命等方面遠不如銅纜，合金纜雖然可在一定程度中和鋁纜的缺點，但由于使用不普遍，在降低造價方面較鋁纜不是十分顯著。

3.4電路調整。對于基站三相不平衡問題，首先應該檢查三相不平衡故障原因，盡可能通過電路調整達到三相相對平衡。新增設備機柜盡量采用三相供電機柜，保證機柜用電需求，提高基站三相負載調節能力。

4 降低用電成本的措施

降低用電成本可從設備側進行設備升級和用戶側采取節能措施兩個方面來實現能耗的降低。

4.1設備側：

（1）廠家應持續優化糾偏算法、提升芯片集成度和芯片制程工藝;

（2）其次是處理好功耗與散熱問題，設備制造應研制并使用先進的散熱材料增強設備散熱能力;

（3）加強電源系統的整體效率研發，高功密度、高頻率設備的研發是目前5G基站電源發展方向。目前電源效率已達到97%乃至更高工作效率

4.2用戶側：

（1）設備用電AI管理是降低設備能耗行之有效的辦法;

（2）優化AAU設備外部使用環境也可在一定程度上建設能耗，比如采用主動對流散熱外罩等方法有效提高設備散熱效率;

（3）基站建設過程中，提前考慮遠期負載，將市電線損控制在10%～15%以內，提高安全性、用電經濟性、有效降低基站供電側損耗。

5 總結

如何降低5G功耗是整個產業鏈都需要思考的問題，5G基站功耗大、改造成本高，有其客觀和主觀兩個方面的原因。我們應在設備制造和AI能耗管理方面深入研究，不斷推陳出新，優化設備性能;同時也應優化基站市電改造、設備選型方案，合理使用多種創新手段有效降低設備能耗和改造成本，達到節省投資和運營商成本，提高效益的目的。

參考文獻：

[1]龔弋勇，丁遠.5G基站電源改造的解決方案[J].通信電源技術，2019

[2]田忠驛.如何應對5G基站能耗挑戰[M].北京：人民郵電出版社，2019