新型供电方案降低站点OPEX

近年来，随着运营商对OPEX的日益关注，通信基站的设计、安装和维护工作显得越来越重要，传统的供电方案供电稳定性差、设备效率低、维护成本高的问题一直困扰着运营商。中兴通讯深入分析运营商的原始需求，根据不同的应用场景开发了因地制宜的供电方案，有效降低站点OPEX。

蓄电池卧放

    随着铅酸蓄电池生产工艺与技术的发展，铅酸蓄电池已经较能满足频繁充放电以及长时间放电的需要。对于无市电或市电情况较差，停电时间较长的地区，油机＋大电池是目前较为有竞争力的方案，与双油机的供电方案相比，具有运维成本低，稳定性高等优点。

    对于室外站点，这里存在一个问题：蓄电池的寿命受温度的影响比较大，温度每升高10℃，蓄电池的寿命就减少一半，即便是选用有更好循环寿命的2V胶体铅酸蓄电池，仍然难以克服温度对于寿命的影响。因此，如何提高蓄电池寿命，一直是运营商关注的主要问题。

    中兴通讯经实践发现，AGM铅酸蓄电池卧放可以有效提高蓄电池循环寿命（见图1）。AGM铅酸蓄电池成本较胶体蓄电池低将近一半，且具有更好的充放电性能，可以以更大的充电系数充电，蓄电池卧放以后，安装和维护更加方便，经过特殊设计的电池柜还可以有效解决防盗等问题。

• AGM电池通过卧放，避免电解液分层，减少电池板栅腐蚀以及电池失水，极大延长蓄电池循环使用寿命；
• 采用压缩机式机柜空调，能效比至少是TEC空调的2倍，不受最大制冷量限制，可以根据电池容量灵活定制，适用于高温、高湿、沙漠等恶劣环境；
• 空调电池柜集成新风功能，空调故障时启动应急通风，并在外界环境温度较低时关闭制冷系统，直接引入外界新风冷源进行降温，环保节能。
  

    图1 蓄电池立放与卧放循环寿命曲线

太阳能＋直流油机供电方案

    近年来，太阳能供电方案的应用越来越广泛。研究表明，太阳能和油机混合动力系统供电的供电质量和经济性优于单纯的太阳能光伏发电。它可以充分利用太阳能资源发电，减少采用单一资源可能造成的电力供应不足，使系统在资源上具有最佳匹配，更加稳定、完善，比独立太阳能供电系统更有竞争力。

    传统的混合供电方案，通常由太阳能系统给负载供电同时给电池充电，油机和通信电源作为后备电源。它虽然解决了日照水平变化较大以及雨季时间较长而造成的站点整体上的容量配置偏大的问题，但也存在一些问题。传统的交流油机负载匹配不灵活，燃油利用率较低，需要另配通信电源对蓄电池进行充放电管理，控制系统较复杂。同时，系统初期的安装施工工程都较大，站点后续如果有扩容和改造，一般要更换功率更大的油机，或者增配一台油机同时增配并机柜。

    太阳能＋直流油机供电方案（见图2），采用ZX-GDD系列直流发电机组，由发动机、永磁发电机和AC/DC模块等组成，直接输出供通信设备和蓄电池使用的-48V直流电，省去了传统基站供电系统中的通信电源，可有效提高能量转换效率和系统的易用性，并降低成本。它可以根据电压调节电流，优先负载供电，而不是根据负载调节电流，超过最大值，机组停机保护。同时，它支持便捷的并机扩容方式，不需要增配并机柜。

 图2 太阳能+直流油机供电方案

• 直流油机集成BMU（蓄电池监控单元），可自动检测蓄电池电压和市电，根据蓄电池低压、高压值以及市电的情况，综合控制机组的启动和停止、智能优化机组的工作时间，使OPEX降到最低。
• 直流油机支持多机同时工作，无需增加并机设备，避免原有机组的搬迁，方便站点的扩容和改造。
•  太阳能＋直流油机供电方案减少站点供电对天气的依赖性，降低负载缺电率，又实现较好的负载匹配和较高的性价比。
• 特殊情况下，利用太阳能＋移动直流油机方案，降低CAPEX，同时机组通用性强，相同配置的机组可以适应不同站型的要求。
• 混合能源管理
  
      随着通信行业对节能减排的关注，许多高端运营商开始开拓更多的新能源站点和改造更多的传统能源基站。
  
      传统混合能源站点，市电（柴油发电机组）、太阳能、风能各自采用独立电源管理设备，供电拓扑复杂且无统一监控功能，传统能源与绿色能源处于竞争供电状态，往往无法达到客户的预期节能效果。同时，传统方案各模块单独运行，站点容量进行扩容或进行升级改造时，需要更换能源模块和增加控制设备及辅助配电设备等，不但影响供电效果和基站美观，同时降低系统的可靠性，增加投资费用。
  
      中兴通讯混合能源管理系统power master（见图3）采用业界领先的统一架构，利用监控单元对太阳能充电模块、风机充电模块、整流器和蓄电池统一监控，基于绿色能源优先的原则，太阳能和风能优先输出，最大程度地利用绿色能源，节省对传统能源的消耗，从而实现了太阳能、风能、市电、油机四种能源输入和负载、蓄电池输出配电的统一管理。
  
  
  
   图3  基于power master的混合能源方案
  
• 多种能源的控制器/整流器集于一个机柜中，结构紧凑，降低了占地面积，减少线缆材料和工程量，站点更简洁美观。
• 太阳能充电模块、风机充电模块、整流器均设计成适合19英寸机柜的嵌入式结构，可根据不同供电场景及设备功耗大小进行灵活配置，方便站点的后续升级。
• 太阳能、风能充电模块创新性地采用高频开关技术，具有高功率密度的特点，相对同功率的传统产品，体积缩小了约50%，成本更具竞争力。
• 整流器和太阳能充电模块具备休眠功能，监控单元可根据实际负载的变化，自动对冗余模块进行软关断或开启，使其余模块均流后工作在高效率的带载区，这不仅减少了模块的功率损耗，而且提高了系统的工作效率。
•  基于监控单元的蓄电池统一管理，有效协调各种能源对蓄电池进行充电，并具有自动充电限流保护、温度补偿、二次下电等功能，从而提高蓄电池寿命约15%。