差異化備電設備和電池共用管理器在5G基站備電方案中的應用研究

劉宇剛

（北京中網華通設計咨詢有限公司，北京 100070）

0 引 言

2020年我國的5G網絡建設已經進入了SA（獨立組網）模式，建設的5G基站數量已經超過了58萬站，今年還將有超過60萬站的5G基站完成建設并投入使用，年底將有超過120萬個5G基站投入使用。

5G網絡高速率、大容量、低延時的技術特點使得5G設備的功耗大幅度提升，根據設備廠商資料，5G（64T64R）單系統（1個BBU+3個AAU）典型功耗約3 500 W，最大功耗超4 500 W，為4G單系統功耗的2.5～3.2倍。按目前常用電池類型和備電時長計算，5G（64T64R）單系統（1個BBU+3個AAU）需新增蓄電池見表1。

表1 5G（64T64R）單系統需新增蓄電池

現網基站目前存在的主要問題有。第一，5G功耗大，備電成本高，運營商傾向短時備電，目前大部分省份均按照1 h備電，與基站原2G、3G、4G設備3 h備電時長不同，現網存量基站電池種類繁多，廠家、型號、容量、使用年限以及健康狀況等各不相同，存量基站如何合理利用蓄電池成為5G備電的關鍵問題。第二，由于5G電費優惠政策落地，需要滿足各運營商電費的精準計量分攤，要求5G備電必須滿足分運營商、分系統差異化下電，而目前的存量電源采用傳統基站配套電源建設方式僅能實現統一備電、統一下電，無法支撐差異化備電和5G用電單獨計量，滿足5G建設要求。第三，中國鐵塔存量基站數量巨大，5G建設初期仍以存量改造為主，且初期5G業務量少，網絡投資壓力劇增，如何低成本滿足5G備電顯得尤為重要。

結合上述5G建設面臨的問題和存量基站開關電源大多不具備再單獨為5G用戶提供差異化下電的功能，為充分利用存量基站開關電源和蓄電池資源，以低成本滿足5G建設需求，工程中引入差異化備電設備為5G用戶提供單獨下電功能，引入電池共用管理器將5G新增蓄電池與基站原有電池混用。通過差異化備電設備和電池共用管理器的搭配使用，充分利用存量資源滿足用戶的5G備電需求，減少新增或替換電源、電池方案。

1 備電技術簡介

差異化備電設備是一種具備控制各分戶電路通斷與電量計量功能，可實現通信基站負載按備電時長、電池電壓以及電池電量實現差異化管理的配電設備。設備額定工作電流為直流-48 V，輸入、輸出的電壓范圍滿足直流-60～-40 V，宜從開關電源的輸出側母排引接電源，可根據現場情況按需配置。監控功能支持級聯擴容（預留監控級聯接口），擴容后由主控單元實現對全部設備統一管理。5G建設中通過在存量基站現有開關電源上改造增加差異化備電設備，實現不同運營商、不同備電等級的分路計量和分時下電功能。差異化備電設備連接如圖1所示。

圖1 差異化備電設備連接示意圖

電池共用管理器主要解決基站不同種類、廠家、型號、容量、使用年限以及健康狀態等的電池混合使用的問題。目前，各廠商生產的電池共用管理器可對每個電池分路的電壓、電流進行控制，實現對每組電池充電和放電過程的獨立管理，達到多組電池并聯工作的目的。電池公用管理器由機框、雙向電源模塊以及監控模塊等組成，分為有外置電池和無外置電池兩種應用方案。其中，有外置電池方案主要用于有大容量鉛酸電池的存量機房站點，通過電池共用管理器增加電池容量，避免存量基站原有鉛酸電池的替換。電池共用管理器連接如圖2所示。

圖2 電池共用管理器連接示意圖

2 幾種備電方案對比

目前，5G基站備電解決方案主要有5G單獨供電和5G與原設備共用備電兩類。5G單獨供電方案主要有新增交轉直供電、新建壁掛式電源等小型一體化設備供電以及新增開關電源+蓄電池供電；5G與原設備共用電方案主要有直接利舊、新增差異化備電設備和電池共用管理器以及替換開關電源或蓄電池等。以新增5G 3 500W功耗1小時備電為例，各解決方案分析見表2和表3。

表2 5G單獨供電方案

表3 5G與原設備共用電方案

3 經濟效益分析

以某省2020-2021年5G需求存量改造基站中部分有機房站點為例分析。開關電源直接完全滿足5G需求和加模塊后滿足5G需求站點占比約98%（見表4，不考慮老化），大部分有機房站點可以通過使用差異化備電設備利用存量開關電源。

表4 某省2020-2021年5G需求存量改造基站開關電源情況分析

蓄電池不滿整站3 h，滿足原設備3 h 5G 1 h備電站點采用替換新開關電源滿足5G差異化下電方案造價624萬元，采用新增差異化備電設備、加模塊方案造價僅207萬元，節約投資67%，見表5。

表5 某省2020-2021年5G需求存量改造基站蓄電池情況分析（一）

蓄電池不滿足新增5G1 h備電站點采用替換蓄電池、新增差異化備電方案造價3 016萬元，采用新增電池共用管理器、蓄電池、新增差異化備電設備方案造價僅1 266萬元，節約投資58%，見表6。

表6 某省2020-2021年5G需求存量改造基站蓄電池情況分析（二）

4 行業應用

隨著企業標準《QZTT2233-2019_基站用電池共用管理器技術要求》、《QZTT2234-2019_基站用電池共用管理器檢測規范》、《Q/ZTT2239-2020_基站差異化備電設備技術要求及檢測規范》等文件的發布，差異化備電設備和電池共用管理器在5G基站備電中得到了大量的應用。

經調研，據不完全統計全國已有約20個省、市使用了差異化備電設備和電池共用管理器，如表7所示。截至目前并未發生較大的質量和安全事故，產品的穩定性、安全性得到了檢驗。

表7 差異化備電設備、電池共用管理器使用調研

5 結 論

綜合5G方案備電的特點、方案經濟性以及差異化備電設備、電池共用管理器的應用情況，使用差異化備電設備和電池共用管理器充分利舊基站存量資源是現階段解決5G基站備電的最優方案。