浅析5G基站配套电源设计方案

2020-10-26唐连雷王海龙

通信电源技术 2020年13期

关键词：制冷量功耗设计方案

唐连雷，王海龙

（吉林吉大通信设计院股份有限公司，吉林长春 130012）

0 引言

在5G试验网中，3家运营商由于组网方式的差异，建设需求也各有不同。宏站单系统典型功耗分布在4～5.5 kW，预计后期5G设备功耗即使降至2.5 kW左右，是4G的2倍左右，故目前随着基站功耗的大幅增加对基站电源配套设计提出了挑战。

1 面临挑战

1.1 挑战一：外市电不足

单运营商的5G系统（（1BBU+3AAU））外市电需求在4～5.5 kW，新增1套需增加7～10 kVA外市电容量，那么3家运营商共建时5G系统外市电需求在13.5 kW左右。就目前运营商5G建设情况，电信与联通已考虑合建5G网络，因此5G建设期每站点最多按新增2套5G系统考虑，即外市电需求为14～20 kVA，而现网大部分存量站外市电总容量为10～20 kVA，基站已使用6～8 kVA。

1.2 挑战二：后备电源不足

单运营商的5G系统在考虑3 h备电情况下对铅酸蓄电池的容量需求为500～600 Ah，对梯次蓄电池的容量需求为400～500 Ah。目前，常规存量站的蓄电池容量为300～600 Ah，多数为铅酸蓄电池，且新旧电池不能并联使用。

2 设计方案

2.1 外市电

外市电设计应遵循对现网影响最小、造价最省以及工期最短的原则，根据所增容量需求、现有外市电引入线径、材质及距离、站点位置峰谷电价差异等因素，结合场景和成本，灵活选择经济合理的设计方案[1]。当判断有扩容需求时，再考虑在系统功耗峰值时，限制蓄电池充电功耗甚至将蓄电池充电功耗设置为0，重新核算外市电容量需求，最终判断外市电是否有扩容需求。当存量站外市电需求缺口较大时，可通过增容和新引入市电的设计改造外市电。同时，为规避和减少对现有网络的影响，可以优先考虑新增一路外市电的设计方案来满足5G配电需求。对外市电需求缺口较小（以不超2 kW需求为宜）、市电引入成本高以及引电周期长的站点，可以通过市电削峰方案满足外市电需求，降低改造成本，缩短5G建设周期。

2.2 交流配电箱

单运营商的5G系统交流负荷需求为10 A左右，交流配电箱的容量和空开大小需满足新增5G系统的使用要求，存量站不满足此条件的更换。容量满足而输出空开大小不足的站点需更换空开，若容量不能满足，则视作整体不满足需求，需更换或单独新增一套交流配电箱，容量为380 V/100 A或380 V/63 A。

2.3 组合开关电源

单运营商的5G系统直流负荷需求为150 A左右（含充电电流）[2]。存量站点组合开关电源设计需优先考虑扩容，结合所有设备负荷和蓄电池充电电流，判断现有组合开关电源是否需扩容。若需扩容，可考虑如下设计方案：依据整流模块“N+1”配置原则对其进行扩容，扩容模块必须与原有模块型号完全一致；若组合开关电源满架容量较小亦无法扩容时，则考虑替换或新增组合开关电源；若原有电源整流模块停产无法扩容时，则考虑替换或新增组合开关电源。

2.4 蓄电池组

若原有蓄电池不能满足需求时，可考虑如下设计方案：当机房空间充足且原有电池为梯次电池时，直接新增梯次电池扩容；当机房空间充足且原有电池为非梯次电池时，利用电池合路器新增梯次电池合路来扩容，或考虑后期需求直接整体替换为梯次电池；当机房空间不足或承重受限时，可考虑替换为高容量的梯次电池。

2.5 机房空调

单运营商的5G系统机房内设备的制冷量需求为1.5 kW[3]。在选取机房空调设计方案时，首先根据设备功耗和机房面积计算空调总制冷量需求，然后根据制冷量总需求初步确定空调配置的多种设计方案，最后结合原有空调选取合理的设计方案。当原有空调制冷量不满足需求时，考虑新增空调或替换为大容量空调。需注意，当原有空调已使用超过10年，需直接替换。

3 案例

某多运营商共享基站，现有建设方式为板房和地面四角铁塔，机房面积20 m2。原有多家系统，现需新增2套5G系统，增加设备为2个CU/DU和6个AAU。新增功耗约9 kW，外市电引入容量为25 kW。外市电引入线为铜缆，线径为4 mm×16 mm。交流引入开关为100 A，组合开关电源为满配600 A、现配200 A。蓄电池组为铅酸蓄电池2组，容量为400 Ah/组。无线设备后备时间要求2 h，传输设备直流功耗约0.5 kW，传输设备后备时间要求10 h。现有1台总制冷量为12.5 kW的5P机房空调，现有负荷28 A，照明功耗约400 W，其他耗电约200 W。下面介绍设计新建2套5G系统对原站点机房配套电源的需求方案。