摘要：本文對(duì)國(guó)外運(yùn)營(yíng)商電源節(jié)能技術(shù)作一些分析和總結(jié)，并期望這些節(jié)能技術(shù)對(duì)國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商有所啟發(fā)。
一、全球運(yùn)營(yíng)商面臨節(jié)能挑戰(zhàn)
由于制造業(yè)的轉(zhuǎn)移，歐洲電信運(yùn)營(yíng)商能耗位居所有企業(yè)之首，平均能源支出占年?duì)I業(yè)收入的1.1%。2011年，中國(guó)三大運(yùn)營(yíng)商電費(fèi)約300億元人民幣，能源支出占年收入的比例平均超過(guò)3%，遠(yuǎn)高于歐洲，因此，較歐洲而言，有很大的節(jié)能改進(jìn)空間。當(dāng)前節(jié)能目標(biāo)以強(qiáng)度指標(biāo)為主，要求降低單位業(yè)務(wù)量能耗，由于個(gè)人通信已經(jīng)基本普及，通信業(yè)務(wù)量難成繼續(xù)以幾何級(jí)數(shù)增長(zhǎng)，所以節(jié)能目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)要依賴于總能耗的降低，節(jié)能壓力凸顯。
二、電源產(chǎn)品節(jié)能特性日臻完善
隨著全球節(jié)能減排工作不斷升級(jí)，電源節(jié)能技術(shù)逐步發(fā)展并日益完善，這主要體現(xiàn)在整流模塊轉(zhuǎn)換效率不斷提升、配電系統(tǒng)損耗大幅度降低、充分利用監(jiān)控功能提升電源系統(tǒng)整體效率、優(yōu)化溫控系統(tǒng)提高能量利用率等方面。
(1) 模塊整體高效，功率因數(shù)、諧波控制和耐溫性能提升幫助節(jié)能
整流模塊是通信電源的核心部件，也是節(jié)能的關(guān)鍵。以無(wú)橋PFC為代表的高效拓樸技術(shù)大幅度提升整流轉(zhuǎn)換效率，使開關(guān)電源效率能夠達(dá)到96%以上。效率高于96%的整流模塊稱為高效模塊已經(jīng)成為業(yè)界共識(shí)。在通信電源行業(yè)內(nèi)，2~4kW功率段整流模塊效率最高點(diǎn)普遍可以達(dá)到高效水平，并有少數(shù)技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)提供1kW以下單相和5kW以上三相高效整流模塊，能使全網(wǎng)通信電源全部高效。
除了通過(guò)提升轉(zhuǎn)換效率直接提升電源節(jié)能特性，其它有助于節(jié)能的指標(biāo)也有了進(jìn)展。整流模塊諧波控制能力有了顯著進(jìn)步，諧波電流含量從5%以上下降到3.5%以內(nèi)，實(shí)際諧波電流由基波電流的33%下降至27%；得益于先進(jìn)的有源功率因數(shù)校正電路，功率因數(shù)提升達(dá)到0.99以上，接近實(shí)際工作情況的半載功率因數(shù)也能達(dá)到0.98以上。由于諧波含量低、功率因數(shù)高，通信電源前端整個(gè)配電系統(tǒng)損耗降低5~10%，同時(shí)，也降低了交流輸入配電系統(tǒng)配置要求。整流模塊高溫性能也能幫助節(jié)能，一些模塊55℃仍能全額輸出工作，達(dá)到75℃時(shí)仍可輸出，在熱帶和亞熱帶區(qū)域的室外電源應(yīng)用場(chǎng)景中，可用熱交換代替空調(diào)作為設(shè)備柜的溫控系統(tǒng)，溫控系統(tǒng)能量顯著節(jié)省。
(2) 配電系統(tǒng)通過(guò)降低柜內(nèi)、柜間和電纜壓降減少能耗
配電系統(tǒng)是技術(shù)進(jìn)步最慢的環(huán)節(jié)，但技術(shù)不斷進(jìn)步能降低柜內(nèi)壓降。更少的壓降就意味著更多的能耗節(jié)省，可通過(guò)免分流器診流技術(shù)降低10~20mV左右的柜內(nèi)壓降，也可以通過(guò)減少銅排搭接的扭排技術(shù)進(jìn)一步減少5~7mV壓降，分立式電源采用中部并機(jī)技術(shù)也能降低5~10mV的柜間壓降。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上，小功率場(chǎng)景采用內(nèi)置電池的一體化電源，縮短電池電纜長(zhǎng)度來(lái)降低電纜能量損耗；中大功率電源系統(tǒng)也嘗試通過(guò)多組機(jī)柜內(nèi)置小容量電池并聯(lián)方式獲得大容量系統(tǒng)，電源相對(duì)電池居中設(shè)計(jì)，使電池到負(fù)載的電纜最短，壓降最小，損耗最低。
(3) 監(jiān)控系統(tǒng)通過(guò)模塊和電池休眠技術(shù)節(jié)能，搭建零能耗動(dòng)環(huán)監(jiān)控
監(jiān)控技術(shù)發(fā)展最快，目前已普遍實(shí)現(xiàn)模塊休眠技術(shù)提升電源系統(tǒng)實(shí)際效率。電池休眠是一種新技術(shù)，在電網(wǎng)質(zhì)量較佳的區(qū)域自動(dòng)減少浮充時(shí)長(zhǎng)以提升電池使用壽命，同時(shí)也減少電池浮充時(shí)能量損耗。
遠(yuǎn)程監(jiān)控是電源管理的普遍手段，雖然動(dòng)環(huán)監(jiān)控采用的采集器和通信設(shè)備能耗僅為30W左右，但海量站點(diǎn)總體能耗不能小視，100萬(wàn)個(gè)站點(diǎn)耗電可達(dá)3億度。集成站點(diǎn)監(jiān)控功能的電源系統(tǒng)，每站點(diǎn)可以節(jié)省20W左右的采集器能耗；利用主設(shè)備帶內(nèi)傳輸通道，每站點(diǎn)能夠節(jié)省10W左右的通信設(shè)備能耗，動(dòng)環(huán)監(jiān)控能耗接近零。
(4) 匹配主設(shè)備，通過(guò)智能溫控調(diào)度、隔熱設(shè)計(jì)，最小化溫控能耗
在通信網(wǎng)絡(luò)深度覆蓋條件下，室外建站成為主流，室外電源不僅負(fù)責(zé)供電，還作為站點(diǎn)提供主設(shè)備收容空間和環(huán)境保障，因此，傳統(tǒng)通信電源已經(jīng)演變?yōu)檎军c(diǎn)電源。溫控系統(tǒng)是站點(diǎn)電源關(guān)鍵部件之一，溫控系統(tǒng)是否節(jié)能極大地影響著站點(diǎn)電源節(jié)能特性。
采用三明治板隔熱設(shè)計(jì)的迷你機(jī)房，可以有效防止外部熱源對(duì)系統(tǒng)的影響，每平方米太陽(yáng)幅射導(dǎo)入量小于50W；且室外電源白色涂層能將80%可見光反射出去，減少溫控系統(tǒng)工作時(shí)間。分區(qū)溫控技術(shù)配合耐高溫電源系統(tǒng)，將溫控能耗聚焦于保護(hù)對(duì)溫度敏感的電池，比傳統(tǒng)機(jī)房減少50%以上溫控能耗。具有溫控調(diào)度功能的智能熱交換和智能直通風(fēng)系統(tǒng)，在一般環(huán)境溫度條件下只啟動(dòng)低功耗的直通風(fēng)或熱交換，高溫時(shí)啟動(dòng)高功耗的空調(diào)系統(tǒng)，在保障設(shè)備運(yùn)行環(huán)境的同時(shí)，相對(duì)于單冷空調(diào)，室外柜平均降低40%的溫控能耗。帶加熱功能的TEC空調(diào)加熱能效比超過(guò)1.4，比普通加熱器節(jié)能40%。直流壓縮式空調(diào)比交流空調(diào)提升約0.5的能效比。
站點(diǎn)電源更注重與主設(shè)備的匹配性，包括尺寸、配電、熱設(shè)計(jì)和電磁影響等方面，如風(fēng)道的匹配可以提升分區(qū)溫控的精確性。站點(diǎn)電源的匹配概念并非限于室外電源，如帶溫控功能的室內(nèi)一體化電源，允許通過(guò)提升室內(nèi)溫度設(shè)定值的方法實(shí)現(xiàn)節(jié)能。
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