共建共享模式下接入机房-48 V直流供电系统建设方案

林健明，陈启章，杨 杰

（江苏省邮电规划设计院有限责任公司，江苏 南京 210019）

0 引 言

自2008年工信部发布235号文件[1]要求运营商共建共享通信基础设施以来，出现了多种共建共享模式。其中，一种为第三方单位进行通信基础设施建设，各大运营商进行通信基础设施租用的建设模式。该建设模式通常是在新设立的自贸区内实施。此条件下，接入机房的通信设备用电需求难以明确，-48 V直流供电系统的建设存在巨大困难。一方面要考虑满足机房后期用电发展，一方面要尽可能避免前期建设的成本浪费。因此，分期建设成为解决此问题的关键。本文通过对比-48 V直流供电系统的设备选型，提出分期建设的方案，探讨如何在满足接入机房通信设备用电需求的同时，提高建设期的投资收益。

1 共建共享模式下接入机房建设困境

自通信基础设施共建共享模式提出以来，不同应用场景下涌现了不同的建设模式，如运营商主/从模式、运营商联合模式、第三方所有权模式、运营商独立第三方模式、政府与运营商联合所有权模式等[2]。以广东某自贸区为例，园区内的通信基础设施由政府部门设立的第三方单位负责建设，并租用给各大运营商，属于第三方所有权模式。此共建共享模式下，接入机房的建设面临以下问题。

（1）前期和后期用电差异大，需求增长速度难以评估。初期，园区内的地块出让和建设进程缓慢，楼盘内人员的入住率不高，增长缓慢，初期通信用电需求小。但是，自贸区得益于诸多政策优惠和国家发展支持，业务增长迅速，后期的用电需求非常大。

（2）初期建设投资大，回收周期长。第三方单位在初期投入资金建设满足三大运营商使用需求的通信机房，但建成后由于初期业务量少、运营商机架租用数量少，第三方单位的租金收入小，建设成本回收缓慢，面临着初期资金投入大的问题。

（3）各运营商用电需求难以明确。由于整个自贸区都在建设初期阶段，运营商对每个楼盘的定位和预期都有所不同，接入机房的用电需求难以明确。

为有效解决以上问题，提出了一种-48 V直流供电系统的设备选型和分期建设方式，以权衡建设期的资金投入。

2 -48V直流供电系统设备选型原则

-48 V直流供电系统包含开关电源系统和铅酸蓄电池组，其配置需遵循相关国家规范，并根据实际情况进行调整。

2.1 开关电源系统设备选型原则

目前，市面上常用的-48 V开关电源系统主要有600 A组合式开关电源系统、1 000 A分立式开关电源系统和2 000 A分立式开关电源系统，而其他容量的开关电源系统一般是在此基础上进行配置的改动。本文仅考虑此3种开关电源系统的选择。其中，开关电源系统的整流模块可热插拔，扩容方便，为节省一次性投资，应按需配置。

2.2 铅酸蓄电池组设备选型原则

本文的铅酸蓄电池组的选型遵循以下几个原则。

（1）根据各运营商机房建设标准，结合目前自贸区内接入机房外电现状普遍为一类市电，具有大楼的柴油发电机组保障，对蓄电池组后备保证时间要求为3小时。另外，2 V单体的蓄电池组使用寿命为7年以上。若评估5～6年内设备用电需求仍达不到运营商的需求，建议蓄电池组分期建设。

（2）根据GB 51194-2016通信电源设备安装工程设计规范[3]、YDT 5040-2005通信电源设备安装工程设计规范，直流供电系统的蓄电池一般设置两组。当容量不足时可并联，蓄电池最多并联组数不超过4组。不同厂家、不同容量、不同型号、不同时期的蓄电池组严禁并联使用。

2.3 设备选型参考

根据2.1和2.2的设备选型原则，蓄电池组按3小时后备时间考虑。依据接入机房的设备用电需求，开关电源系统和蓄电池组的选型可参考表1。

3 设备价格对比

3.1 开关电源系统价格

开关电源系统的价格主要包含机架（含监控模块）和高效整流模块两部分。其中，组合式开关电源系统为单机架，分立式开关电源系统分为整流屏和直流屏两个机架。参考市面上主流的开关电源品牌价格，目前开关电源系统的价格如表2所示。

表1 -48 V直流供电系统设备选型参考

表2 开关电源价格对比

可以看出：

（1）组合式开关电源系统的价格优势明显，主要表现为50 A/-48 V整流模块和组合式机架的价格优势。

（2）分立式开关电源系统由整流屏和直流屏组成，大容量的整流屏和100 A/-48 V整流模块的价格较高。

3.2 铅酸蓄电池组价格

铅酸蓄电池组的市面价格根据铅的价格存在浮动，经过市场调研，本文的铅酸蓄电池组价格参照市场价，2 V单体按照1.627 5 元/Ah计价。

4 不同用电需求接入机房建设投资对比

4.1 接入机房用电需求类型

以广东某自贸区为例，目前接入机房主要根据覆盖楼盘的建筑面积和用户数确定机房内各运营商的设备用电需求，分为低、中、高用电需求三个等级。用电需求等级根据表1的开关电源配置节点划分，总用电需求小于14.4 kW为低用电需求机房，总用电需求大于14.4 kW小于26.4 kW为中用电需求机房，总用电需求大于26.4 kW为高用电需求机房。一般接入机房的用电负荷不会大于30 kW。由于用户入住进度的不确定性，机房内通信设备用电需求存在一定的暂估需求，暂时无法明确其需求时间。用电需求如表3所示。

下面以此三个机房为例，机房的-48 V直流供电系统分期建设，一阶段先满足已确定需求，二阶段再满足暂估需求。探讨三种不同设备用电需求等级接入机房的-48 V直流供电系统的多种分期建设模式的投资对比。

表3 接入机房不同等级用电需求示例

为简化分析，本文的投资对比仅考虑相关设备的采购价格，不考虑电缆、配套材料以及人工费等其他费用。

4.2 低用电需求机房设备配置方案及投资对比

以表3的机房一（低用电需求）为例，总用电需求是13.8 kW，一套600 A组合式开关电源系统可同时满足已确定需求和暂估需求，则选择一次性配置600 A组合式开关电源柜，分为以下两个配置方案：

方案一：蓄电池组按总需求（已确定+暂估需求）配置，安装两组800 Ah蓄电池组。

一阶段：配置600 A组合式开关电源柜、8个整流模块、2组800 Ah蓄电池组；

二阶段：新增3个整流模块。

方案二：蓄电池组分期建设，一阶段安装两组500 Ah蓄电池组，二阶段更换成两组800 Ah蓄电池组。

一阶段：配置600 A组合式开关电源柜、8个50 A整流模块、2组500 Ah蓄电池组；

二阶段：新增3个50 A整流模块，2组500 Ah的蓄电池组更换为2组800 Ah的蓄电池组。

各方案分期投资如表4所示。

表4 低用电需求机房分期投资方案对比

它的投资增长曲线，如图1所示。

图1 低用电需求机房投资增长曲线

可以看到：

（1）方案二的初期投资是方案一的71.1%。若考虑节省初期投入，可选择方案二，分期配置蓄电池组。

（2）方案二的终期总投资比方案一多46%，差距在蓄电池组的后期更换增加了投资。若更换下来的蓄电池组能找到利旧方式，如供其他机房再使用，则可通过利旧方式节省投资。另外，若二阶段的建设是在5～6年后，此时一阶段建设的蓄电池组已经到了折旧年限的后几年，若以折旧计算，实际上增加的投资将大大减小。

所以，若评估机房一阶段的配置可满足5～6年的用电需求，建议采取方案二，分期配置蓄电池组。

4.3 中用电需求机房设备配置方案及投资对比

以表3的机房二（中用电需求）为例，已确定需求为13 kW，暂估需求为7.6 kW，总用电需求为20.6 kW，一套600 A组合式开关电源系统仅满足已确定需求，不能满足暂估需求，则可采取以下方案。

方案一：开关电源柜和蓄电池组都按总用电需求配置。

一阶段：配置1 000 A分立式开关电源柜，包含整流屏和直流屏、6个100 A整流模块、2组1 500 Ah蓄电池组；

二阶段：新增3个100 A整流模块。

方案二：开关电源柜按总用电需求配置，蓄电池组分期配置。

一阶段：配置1 000 A分立式开关电源柜，包含整流屏和直流屏、6个100整流模块、2组800 Ah蓄电池组；

二阶段：新增3个100 A整流模块，2组800 Ah的蓄电池组更换为2组1 500 Ah的蓄电池组。

方案三：开关电源柜和蓄电池组都分期建设。

一阶段：配置600 A组合式开关电源柜、11个50整流模块、2组800 Ah蓄电池组；

二阶段：新增600 A组合式开关电源柜、7个50整流模块、2组500 Ah蓄电池组。

各方案分期投资，如表5所示。

表5 中用电需求机房分期投资方案对比

它的投资增长曲线，如图2所示。

图2 中用电需求机房投资增长曲线

可以看到：从投资增长曲线看，得益于组合式开关电源的价格优势，方案三在一阶段和二阶段的投资节省上有优势明显；若机房空间充足，能满足两套组合式开关电源系统的摆放。因此，建议采取方案三，开关电源和蓄电池组都分期建设。

4.4 高用电需求机房设备配置方案及投资对比

以表3的机房三（高用电需求）为例，已确定用电需求是19 kW，暂估用电需求是10 kW，总用电需求为29 kW，一套1 000 A的分立式开关电源系统仅满足已确定需求，不能满足暂估需求，则可采取以下方案。

方案一：开关电源柜和蓄电池组都按总用电需求配置。

一阶段：配置2 000 A分立式开关电源柜，包含整流屏和直流屏、8个100 A整流模块、2组1 600 Ah蓄电池组；

二阶段：新增3个100 A整流模块。

方案二：开关电源柜按总用电需求配置，蓄电池组分期配置。

一阶段：配置2 000 A分立式开关电源柜，包含整流屏和直流屏、8个100整流模块、2组1 000 Ah蓄电池组；

二阶段：新增3个100 A整流模块，2组1 000 Ah的蓄电池组更换为2组1 600 Ah的蓄电池组。

方案三：配置两套600 A的小容量组合式开关电源系统。

一阶段：配置2套600 A组合式开关电源柜、12个50整流模块、2组800 Ah蓄电池组；

二阶段：无。

各方案分期投资，如表6所示。

表6 高用电需求机房分期投资方案对比

它的投资增长曲线，如图3所示。

图3 中用电需求机房投资增长曲线

可以看到：从投资增长曲线看，得益于组合式开关电源的价格优势，方案三在节省投资上有优势明显；若机房空间充足，能满足两套组合式开关电源系统的摆放。因此，建议采取方案三，开关电源和蓄电池组都分期建设。

5 结 论

共建共建模式下的接入机房为各家运营商共用机房，其通信设备用电负荷比单个运营商机房要大得多，相应的直流供电系统的建设也不同于运营商自有机房，一套600 A组合式开关电源系统可能解决不了所有的设备用电需求。在机房空间足够的情况下，利用组合式开关电源的价格优势，通过合理评估接入机房用电需求的增长速度，分期配置多套组合式开关电源系统，并对蓄电池组进行分期建设，是一种降低前期投资、增加建设期投资收益的方法。

参考文献：

[1] 工信部.关于推进电信基础设施共建共享的紧急通知[S].2008：1-7.

[2] 薛蓉娜，王文树.关中—天水经济区通信基础设施共建共享模式研究[J].西安邮电学院学报，2012，（1）：104-105.

[3] GB 51194-2016 通信电源设备安装工程设计规范[S].2017：12-14.