5G移動基站配套電源改造思路探討

唐連雷，王海龍

（吉林吉大通信設計院股份有限公司，吉林 長春 130012）

1 概 述

目前5G設備的功耗較4G設備高出很多，對基站配套電源系統提出了更高的配置要求，另現網存量站中原建設方式不一，故在5G基站建設中需結合不同的場景給出相應的改造思路。

2 面臨挑戰

挑戰一：5G系統供電功耗需求增加導致外市電容量不足；挑戰二：5G系統建設需要更加可靠的后備電源導致備電問題突出；挑戰三：現有基站機房空間及散熱能力受限導致配套電源改造壓力大。

3 改造思路

3.1 5G設備配電需求

5G移動基站設備的備電需求按照4 kW典型功耗計算，主設備側電源端子至少需要兩個100 A端子或者一個160 A端子。

3.2 基站配套電源改造

3.2.1 有局房的共址新建

①外市電引入：若原外市電引入容量及電纜不滿足要求，需遵循對現網影響最小、工期最短、造價最省的原則對其進行改造；

②交流配電箱：若交流配電箱的進線開關容量達不到要求，需在滿足5G設備交流負荷前提下結合實際需求更換成為380 V/100 A 或380 V/63 A的容量；

③開關電源：a.原基站為-48 V電源系統時，5G設備可以直接共用，需考慮整流模塊數量是否滿足新增的負荷要求。若需擴容，擴容配置原則為"N+1"冗余，擴容模塊必須與原有模塊型號完全一致，若原電源系統容量不足或整流模塊無法擴容時考慮更換或新建開關電源；b.原基站為+24 V電源系統時，需在機房條件允許的情況下考慮為5G設備單獨新增一套開關電源，若機房條件不允許，可考慮用-48 V開關電源替換原有開關電源，并為原有設備配置－48 V/＋24 V直流變換器提供供電；

④蓄電池組：根據實際需求配置后備時間，若不滿足后備時間而更換蓄電池組，需考慮機房空間及承重等因素。

3.2.2 有局房的新址新建

①外市電引入：應采用3類以上（含3類）市電供電，容量需根據基站遠期規劃容量來考慮；

②交流配電箱：容量需根據基站遠期規劃容量來考慮，建議輸入開關容量為380 V/100 A；

③開關電源：建議總容量按600 A配置，整流模塊容量按照本期負荷需求配置，其數量依據整流模塊“N+1”冗余配置原則配置；

④蓄電池組：根據基站重要程度、市電可靠性等因素來配置后備時間，建議1～3 h。

3.2.3 一體化機柜的共址新建

①外市電引入：若原外市電引入容量及電纜不滿足要求，需遵循對現網影響最小、工期最短、造價最省的原則對其進行改造；亦可采用5G電源和智能鋰電方式利用智能電源削峰填谷技術提升市電承載能力，盡量不新增市電需求；

②開關電源：若一體化柜的電源總容量能滿足原設備和新增設備的負荷要求，且有新增整流模塊數量所需的安裝空間，則只需考慮增加整流模塊來擴容，擴容配置原則為"N+1"冗余，擴容模塊必須與原有模塊型號完全一致，若總容量不能滿足或整流模塊采購不到則考慮更換一體化柜電源；

③蓄電池組：根據實際需求配置后備時間，若不滿足后備時間而更換蓄電池組，需考慮一體化機柜承受載荷、位置空間等因素。有安裝維護空間的，為5G設備新建一體化電源系統，無安裝維護空間的，可拆除鉛酸電池騰空間改為鐵鋰電池。

3.2.4 一體化機柜的新址新建

①外市電引入：應采用3類以上（含3類）市電供電，容量需根據基站遠期規劃容量來考慮；

②開關電源：建議總容量按不小于200 A配置，整流模塊容量按照本期負荷需求配置，其數量依據整流模塊“N+1”冗余配置原則配置；

③蓄電池組：根據基站重要程度、市電可靠性等因素來配置后備時間，建議1～3 h。

4 具體案例介紹

以某共址共建的移動通信基站配套電源改造為例，當地無采暖設備，原有場景為租賃房屋和樓頂增高架建設方式，房屋面積為25 m2，已有2G、3G及4G設備，現考慮新增1套5G設備，所增加的1個CU/DU及3個AAU典型功耗為4 kW，外市電引入線為線徑4×16 mm2的銅纜，其原設計容量為25 kW，交流配電箱的引入開關為100 A，組合式開關電源按照遠期配置的滿配為600 A，現配置3塊50 A整流模塊，現有直流設備的負荷為24 A，蓄電池組為2組300 Ah鉛酸蓄電池，當地環境要求無線網絡的后備時間為2 h，傳輸網絡的后備時間為10 h，傳輸設備的直流功耗約為0.6 kW，基站原有1臺3P空調，總制冷量為7.5 kW，照明設備的功耗約200 W，其他耗電約100 W，請給出新增1套5G設備對共址基站配套電源系統的改造思路？按照本文給出的“有局房的共址共建”改造思路，分析如下。

4.1 鉛酸蓄電池組的容量配置

一般計算鉛酸蓄電池容量的公式如（1）所示：

由公式（1）計算可得本案例中蓄電池組容量需求為：

根據公式（1）可推導出新增1套典型功耗為4 kW的5G設備后需要配置2組容量400 Ah的鉛酸蓄電池組，原有2組300 Ah蓄電池組不滿足配置，需要更換。

4.2 組合開關電源的容量配置

組合開關電源總容量≥（24+4 000/48+2×400/10）/0.9=208 A。

原組合開關電源為滿配600 A，現配置3塊50 A整流模塊的配置，新增1套典型功耗為4 kW的5G設備后需要配置6塊，已考慮N+1冗余配置原則，故需擴容整流模塊數量為3塊。

4.3 空調的配置

制冷量需求=（4 000+24×48）/0.9+25×150=9.5 kW。

原有的1臺3P空調，總制冷量為7.5 kW，不滿足新增1套典型功耗為4 kW的5G設備后需要的配置，9.5 kW的制冷量需求對應1臺5P空調配置，亦可考慮1臺3P空調+1臺2P空調的配置，考慮到最小改動可新增1臺2P空調來滿足需求。

4.4 外市電引入容量的配置

外市電引入容量=(4 000+24×48+80×56)/0.9+2 205+1 470+200+100=14.677 kW。

其中3P空調功耗為2 205 W，2P空調功耗為1 470 W。

原共址基站外市電引入容量為25 kW，滿足新增1套典型功耗為4 kW的5G設備后需要的配置。

基站輸入電流=14.677×1 000÷ 0.8÷ 380÷ 1.732=27.88 A。

外市電引入線為4×16 mm2的銅纜，其載流量為62 A，可以滿足新增1套典型功耗為4 kW的5G設備后需要的配置。

4.5 交流配電箱的空開大小配置

基站輸入開關=27.88×1.25=34.84 A。

原共址基站交流引入的開關大小為100 A，可以滿足新增1套典型功耗為4 kW的5G設備后需要的配置。

綜上，該共址基站配套電源系統的改造思路為：在機房空間和承重等因素滿足的前提下拆除原有的2組300 Ah鉛酸蓄電池組，新增2組400 Ah鉛酸蓄電池組，擴容3塊相同型號的整流模塊，新增1臺2P空調。

5 結 論

綜上分析，本文結合有局房共址、有局房新址、一體化共址、一體化新址的不同場景給出了新增5G設備的改造思路，并結合案例重點分析了有局房共址的改造步驟，望為后續5G基站建設提供參考。