通信电源新技术及其应用研究

【摘要】：随着我国通信技术发展的不断加快，5G网络已经成为当前移动通信网络发展的主流。随着5G基站的增多，对基站供电需求也急剧增加。因此，对通信电源新技术的发展应用进行研究探讨，有着重要意义。

【关键词】：通信；电源；技术；应用； 引言

随着5G基站建设规模越来越庞大，5G基站已然成为了确保5G网络建设全面展开的重要基础设施。而通信电源是通信网络的心脏，是通信网络能够安全稳定运行的关键，在工程建设中历来都受到特别关注。5G网络覆盖范围小、基站间距短、设备功率大幅上升，加上5G网络广泛应用于人工智能、万物互连，对网络传输速率、延时反应等高可靠高稳定性要求，因此对基站电源提出了更高的要求。本文通过对通信电源新技术的发展应用研究，为5G工程建设提供参考。

一、通信电源技术概述

作为通信网络系统中的重要组成部分，通信电源虽然只占据较小的比例，却在通信电信网络中起到了基础性和关键性的作用。通信电源设备的种类有很多，如电力线缆、变压器、稳压器、交流配电箱、逆变器、发电机组、蓄电池、高频开关电源、整流设备等。目前，通信电源的主要应用技术有：交流/直流供电技术、高频开关电源技术、整流技术、串联谐振技术、不间断供电技术、智能监测技术等。

二、通信电源技术的发展趋势

近年来，随着科技的不断创新发展，尤其是新型材料的应用，以及功率变换和控制技术的不断发展和改进，通信电源设备更新换代的速度逐渐加快，通信电源的可靠性和稳定性均有了显著提升，电源的利用效率也得到了提高。通信电源技术的发展呈现以下几大趋势：

1、高效率低损耗。随着通信机房设备的升级，功率越来越大，机房温度越来越高，必然要求通信电源能够在比较高的温度下正常工作。同时，为了保证通信电源稳定供电，采用的供电技术必须保证高效率，并能相对减少电能源损耗。

2、网络化智能化的监控管理。随着对通信电源的要求越来越高，需要对通信电源实时状态监测与管理，通信电源的发展需要有智能化接口管理，以实现对通信电源的网络化、智能化的实时监控，达到通信 设备智能化监控管理的目的。

3、全数字化控制。通信电源的发展已经逐渐摆脱了模拟化控制模式，逐渐呈现出数字化甚至全数字化的控制模式。依赖数字化的控制模式，能够提高电源工作的稳定性和可靠性，便于实现对通信电源的智能化数字化的管理。

4、安全与环保。通信电源发展离不开安全问题，不够安全的电源，即使技术再先进也难以得到广泛应用。另一方面，随着电源对环境污染的加剧，如噪声污染，近年来逐渐出现了绿色环保电源，主要是为了降低电源对环境污染的危害。

三、5G时代对电源新技术的应用需求及挑战

1、功耗大增。随着5G基站的逐渐增多，5G设备功率大增，原有基站供电标准已经难以满足基站供电需求。在进行5G基站建设时，就需要对所应用的电源系统做出超出4G 性能与规模的规划部署，以此满足功耗激增的需求[1]。

2、供电稳定可靠性要求提升。5G广泛应用于万物联网、人工智能等服务，对网络的稳定性要求更为突出。加强基站备电能力建设，是新时期5G基站建设的重点内容之一。

3、引入新技术。5G基站是把基带处理单元实行集中设置，总功耗大幅提升，备电时长要求更严格，导致基站蓄电池配置是面临更大的考验，还涉及到机房空间面积、电源能耗标准、市电能力、空调制冷能力等，因此需要引入新型技术的电源设备。

四、通信电源新技术的应用 1、市电削峰技术

市电削峰技术是现阶段集中采取的5G基站电源技术。其是通过用电高峰期与低谷期的蓄电池供充电，来实现5G基站电源改造或机房扩建等问题。在用电高峰阶段，通过蓄电池为市电进行补充供电；在用电低谷期，再以市电为蓄电池实施充电。此种通过限流、储能、以及错峰等技术形式的市电削峰技术，能够很好地降低通信设备与电池充电的市电需求[2]。在具体实施时，可将市电削峰技术划分为以下形式。(1)备电电池错峰充电形式。当负荷处于高峰阶段，通过对电池充电电流的减弱和对通信设备供电的加强，实现蓄电池的错峰充电。经实际应用测算，采用此种备电电池错峰充电方式，所能达到的最大削峰比例为15%，主要适用于市电容量存在较小缺口，且12小时停电时长≤3小时的基站。而采用此种错峰充电形式的影响主要为电池充电时间有所延长；(2)错峰充电结合储能电池削峰形式。当负载高峰阶段，通过对储能电池实施放电操作，并在负载处于低谷阶段再对电池实施充电操作。而负载高峰与低谷阶段的设定，应根据通信设备实际负荷决定。此种形式能够显著抑制通信阶段的负载波动，使最大削峰比例≥40%，较合适应用在市电容量缺口较大、且不存在连续性停电记录的低级别基站，以此确保基站电源的正常运转；(3)储能电池削峰形式。当处于负荷高峰阶段，储能电池实施放电操作，而处于负荷低谷阶段，则对储能电池实施充电操作，由此可使最大削峰比例达到15%左右。这种形式不会对备电电池的充电时长造成影响，储能电池只能够在备电电池实施充电作业，并与通信负荷处于高峰时期的叠加阶段才能够应用。此种形式，合适应用于市电缺口较小、且停电频次较为规律的基站。以上是市电削峰技术中几种较为常见的技术形式，通过市电削峰技术在5G 基站中的应用，可以减少市电改造项目，有效促进5G基站建设工期。

2、创新式新型集中供电技术

集中供电系统由远端、局端和电缆三部分组成。将-48V电源升压到 DC250～DC410 V，并通过电缆输送至远端，远端设备将DC高压变压处理为DC 48V和AC 220V电压，这样就可以为设备提供24小时供电。通过使用这个技术，以市电容量充足的基站作为中心，为其周边基站提供电力服务，从而降低了周边基站市电和蓄电池扩容改造成本，又能缩短建设周期，提高供电的可靠性[3]。

3、蓄电池共用管理技术

此种共用蓄电技术，是将铁锂电池和铅酸电池实施共同充放电的一种电源技术形式。通过此种对共用蓄电池中锂电优先放电的控制，不但实现了不同厂家、不同类型的蓄电池组共同使用，提高了资源利用率，降低了工程建设成本，提升了工程建设进度,还能够在削峰填谷的基础上，达成市电削峰的目标。该技术充电情况下有共充和单充两种模式：(1)共充模式（默认模式），各路电池接口及外置铅酸电池按设定限流值同时充电；(2)单充模式，各路电池接口及外置铅酸电池按设定优先次序充电(市电容量不足等情况时应用)。放电情况下有共放和优先放电两种模式：(1)共放模式(默认模式)，各分路根据设定限流值或根据电池容量按容量比例放电，同时达到放电截至条件；(2)优先放电模式，可设置2级放电顺序，满足市电削峰、削峰填谷等应用场景，梯级电池主用削峰，铅酸主用备电。该技术下采用级联方式进行扩，电池共用管理器通过通信接口互联，实现单机框对全部模块的统一控制，实现级联扩容功能。 4、智能技术

智能技术是利用电子设备自动地无间断地提供电能的技术。智能技术能够很好地降低通信电源中由于供电故障所导致的经济损失，并在异常情况发生时第一时间发出警报，加强了通信工程中电源系统的安全防护和设备运行的稳定性。 五、结语

总之，5G网络的出现，给通信基站电源建设带来了巨大挑战。在5G基站电源建设过程中，相关工程技术人员应充分了解和掌握通信电源新技术，并在工程应用中结合实际，采用科学合理的电源供电技术方案，才能为5G基站运行提供安全可靠的保障。

【参考文献】：

[1]张青松.现网5G基站电源配套改造的研究与应用[J]通信电源技术.2020（01）

[2]步凡.5G基站电源技术的应用研究[J]电力系统装备.2020(12)

[3]刘熙,蒋勇.5G基站电源技术的应用研究[J]电信快报-网络与通信.2020（03）