关于5G基站用电降本节能措施的研究

钱君 蔡庆亚

摘要：5G基站高能耗是客观存在的，如何最大限度的减小耗能是我们研究的方向，本文从5G站址的市电改造、设备性能、投入运营等几个方面论述了减低供电投资和运营商成本的多种措施，得出最终解决途径和方案，有效指导设计施工及运营，提升基站整体节能水平。

关键词：市电改造成本;用电成本

中图分类号：TN929.5   文献标识码：A   文章编号：1672-9129（2020）11-0069-01

1 背景

5G网络实现了超宽带、大连接、高可靠/低时延的技术突破，同时MIMO技术的普及应用也带来了5G基站功耗的大幅增加， 从 4G 演进到 5G，虽然单位流量的功耗大幅降低了，但是5G 总功耗成倍增加。64T64R AAU 最大功耗达 1000～1400W，BBU 最大功耗将达到 1400W。

例如5G AAU射频功耗较4G RRU射频单元功耗的翻番。直接导致存量站址电源改造难度大，改造和用电成本居高不下，同时也对基站用电的安全性和稳定性带来很多负面影响。针对5G基站如何降低市电改造和用电成本开展研究是十分有意义和有必要的。

2 市电引入及压降要求

2.1基站供电需采用三类以上（含三类）市电供电，优先使用直供接入，应选择条件较好的下火电引接，注意周边是否有大功率感性负载频繁启动等用电 不稳定因素的存在。

2.2总容量需求在10KW以下的可采用低压AC220V供电，引入容量需求在100KW以下的可采用三相四线制AC380V供电。

2.3供电侧线路压降应能满足《民用建筑电气设计规范》JGJ16-2008规定，电压损失不应超过标称系统电压的7%。

2.4市电引入侧压降要求：对于AC 380V三相电为407～354V范围;220V单相供电，为额定电压的+5%，-10%，即231～198V范围。

3 降低市电改造成本的措施

单相供电主要瓶颈在于其市电引入容量不足，线径较细、压降过大;三相供电问题主要集中于压降过大、三相不平衡。由于基站通信开关电源采用的是单相供电模块且采用了节能休眠模式，电流并不是均衡分布，所以极易引起基站供电不平衡问题。针对以上供电问题根据不同场景情况，分別选取以下几个措施可有效降低5G基站改造成本。

3.1稳压器。对于基站末端电压偏低、不稳定且引入容量及引入线径能满足新增5G功耗需求的站址，可根据实际需要在基站侧输入端加装补偿式电力稳压器，达到不做市电改造就能满足基站供电需求的目的。采用这种方式可节省市电改造投资、缩短交付工期。

目前使用的稳压技术主要包括：机械补偿型、参数稳压型、感应补偿型、无触点补偿式自动稳压等类型。其中机械补偿型具有碳刷寿命短，相应速度慢等缺点;参数稳压型具有空载耗电、温升过高的缺点;感应补偿型具有动态性能差、三相不平衡时中心线电流过大等缺点;无触点补偿式自动稳压具有无触点、无机械装置、精度高、宽带稳压等诸多优点。综上所述，使用通信专用无触点补偿式自动稳压器是最优选择。

3.2智能补偿。基站用电峰值与典型值相差较大的情况下，负载削峰补偿将市电需求从最大降低为典型值，从而达到不改市电、节省投资的目的。

智能补偿需要配置足够容量的锂电池，需要频繁对电池进行充放电，后备电池侧投资明显加大，且在蓄电池充放电的过程中造成蓄电池的使用寿命减短和一定的电能损耗。

3.3铝缆、合金缆的使用。在合适的场景下为了节省成本，使用铝缆和合金缆也是一个较好的选择，但铝缆的传导性、抗氧化性、寿命等方面远不如铜缆，合金缆虽然可在一定程度中和铝缆的缺点，但由于使用不普遍，在降低造价方面较铝缆不是十分显著。

3.4电路调整。对于基站三相不平衡问题，首先应该检查三相不平衡故障原因，尽可能通过电路调整达到三相相对平衡。新增设备机柜尽量采用三相供电机柜，保证机柜用电需求，提高基站三相负载调节能力。

4 降低用电成本的措施

降低用电成本可从设备侧进行设备升级和用户侧采取节能措施两个方面来实现能耗的降低。

4.1设备侧：

（1）厂家应持续优化纠偏算法、提升芯片集成度和芯片制程工艺;

（2）其次是处理好功耗与散热问题，设备制造应研制并使用先进的散热材料增强设备散热能力;

（3）加强电源系统的整体效率研发，高功密度、高频率设备的研发是目前5G基站电源发展方向。目前电源效率已达到97%乃至更高工作效率

4.2用户侧：

（1）设备用电AI管理是降低设备能耗行之有效的办法;

（2）优化AAU设备外部使用环境也可在一定程度上建设能耗，比如采用主动对流散热外罩等方法有效提高设备散热效率;

（3）基站建设过程中，提前考虑远期负载，将市电线损控制在10%～15%以内，提高安全性、用电经济性、有效降低基站供电侧损耗。

5 总结

如何降低5G功耗是整个产业链都需要思考的问题，5G基站功耗大、改造成本高，有其客观和主观两个方面的原因。我们应在设备制造和AI能耗管理方面深入研究，不断推陈出新，优化设备性能;同时也应优化基站市电改造、设备选型方案，合理使用多种创新手段有效降低设备能耗和改造成本，达到节省投资和运营商成本，提高效益的目的。

参考文献：

[1]龚弋勇，丁远.5G基站电源改造的解决方案[J].通信电源技术，2019

[2]田忠驿.如何应对5G基站能耗挑战[M].北京：人民邮电出版社，2019