摘 要：隨著移動(dòng)基站主設(shè)備的變革，根據(jù)節(jié)能的需要，基站供電系統(tǒng)也要進(jìn)行演變，向多樣性方向發(fā)展，在基站供電系統(tǒng)采用新技術(shù)和可循環(huán)新能源是必然趨勢(shì)。

    1.現(xiàn)狀分析

    針對(duì)移動(dòng)基站主設(shè)備演變、現(xiàn)網(wǎng)供電系統(tǒng)及環(huán)境用電情況進(jìn)行詳實(shí)分析。

    1.1基站主設(shè)備在變革

    隨著移動(dòng)通信網(wǎng)的更新?lián)Q代，基站主設(shè)備網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方式也在發(fā)生重大變革，3G網(wǎng)絡(luò)正在普及應(yīng)用，4G建設(shè)步伐也在不斷加快，各通信設(shè)備廠商將3G網(wǎng)絡(luò)分布式基站建設(shè)經(jīng)驗(yàn)應(yīng)用到2G網(wǎng)絡(luò)的更新上。分布式基站采用射頻模塊拉遠(yuǎn)技術(shù)，將射頻拉遠(yuǎn)單元（RRU ）安裝在天線端，通過光纖連接到宏碁站或獨(dú)立的基帶單元。RRU是一種室內(nèi)、外一體化設(shè)備，具有容量大、易安裝、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。BBU是一種易安裝的基帶單元設(shè)備，具有體積小的特點(diǎn)，不需要特別的機(jī)房，可以安裝在過道、樓梯間、地下室等狹小的空間。分布型移動(dòng)通信基站將原網(wǎng)絡(luò)BTS物理層面分成兩部分，即BBU和RRU。BBU是信源設(shè)備安裝在信源站內(nèi)，信源站自身的收發(fā)設(shè)備RRU安裝在室外塔上，RRU通過光纜傳輸也可異地安裝。初始的分布式基站解決方案是一種無機(jī)房或機(jī)房位置不理想的情況下，經(jīng)濟(jì)快速的無線網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方案。隨著分布型移動(dòng)基站技術(shù)應(yīng)用，分布型移動(dòng)通信基站正在從擴(kuò)容建設(shè)向2G更新擴(kuò)展，使基站2G.3G.4G主設(shè)備逐步向分布型移動(dòng)基站演變。見下圖：

    中國(guó)移動(dòng)某省公司新建移動(dòng)基站采用分布基站，還改造了部分BTS基站，有近50%的基站主設(shè)備進(jìn)行了分布式改造，實(shí)現(xiàn)了2G.3G同步分布。見下圖：

    1.2 現(xiàn)網(wǎng)移動(dòng)基站供電系統(tǒng)及環(huán)境用電情況分析

    (1) 分布型移動(dòng)基站耗電情況分析

    以阿爾卡特BTS為例，平均單載頻用電功率為119 W～135W；分布型移動(dòng)基站BBU用電功率為300W，每臺(tái)BBU可帶多臺(tái)RRU，RRU用電功率為240W，每臺(tái)RRU相當(dāng)于BTS 6個(gè)載頻，平均每個(gè)載頻耗電為50W。采用新的分布技術(shù)建設(shè)基站，使移動(dòng)通信基站主設(shè)備用電量大幅下降。以金廠基站為例，該站原為BTS宏蜂窩站，5/4/11/8配置，最高負(fù)荷60.62A/53.5V，最低高負(fù)荷45.82A/53.5V；而改為分布基站后，原配置不變情況下，采用1臺(tái)BBU，6臺(tái)RRU，用電負(fù)荷下降到23.52A，降低了50%�；�站改造前后通信用電實(shí)時(shí)曲線見下圖：

    采用分布型移動(dòng)基站技術(shù)改造，使基站用電大幅下降。在不考慮空調(diào)制冷、制熱條件下，現(xiàn)網(wǎng)農(nóng)村BTS/分布型基站單載頻平均月耗電為124.15KWH，完全分布型農(nóng)村基站單載頻平均月耗電為66.40KWH，少用電57.75 KWH，單載頻月節(jié)能率46.52 %；現(xiàn)網(wǎng)市、縣區(qū)BTS/分布型基站單載頻平均月耗電為120.50KWH，完全分布型市、縣區(qū)基站單載頻平均月耗電為60.42KWH，少用電60.08KWH，單載頻月節(jié)能率49.86%。

    (2) 現(xiàn)網(wǎng)移動(dòng)基站供電系統(tǒng)及環(huán)境分析

    現(xiàn)網(wǎng)移動(dòng)基站供電系統(tǒng)對(duì)分布式基站而言，存在電源系統(tǒng)供電線損過大，節(jié)能效果不理想，電源專業(yè)維護(hù)不到位等問題。

    A.電源系統(tǒng)供電線損過大

    以RRU本地塔上安裝為例，塔身標(biāo)高50M，安裝1臺(tái)RRU，線損功率為42W，年損失電量為368KWH，供電線路損失嚴(yán)重。

    現(xiàn)網(wǎng)采用的高壓直流遠(yuǎn)供方式，由于用主基站電源系統(tǒng)作為常用供電電源，假設(shè)供電線路損失就更加嚴(yán)重了，以供電線徑10mm2，供電線長(zhǎng)2×6km銅線為例，線路損耗為191.73W，年損失電量達(dá)到1680KWH。見下表：

    B.節(jié)能效果不理想

    以機(jī)房信源基站、機(jī)房RRU基站、室外信源基站、室外RRU基站四類分布基站為例，進(jìn)行節(jié)能效果分析。

    某機(jī)房信源+RRU基站，采用1臺(tái)BBU，6臺(tái)RRU，1臺(tái)BBU用電功率為0.3KW，1臺(tái)RRU+線損用電功率為0.3KW，傳輸?shù)扔秒姽β蕿?.085KW。理論計(jì)算實(shí)際用電量32276KWH，通信用電量為19118KWH，占總電量的59.23%；環(huán)境用電13158KWH，占總電量的40.77%。見下表：

    某機(jī)房RRU基站，采用3臺(tái)RRU，1臺(tái)RRU+線損用電功率為0.3KW。理論計(jì)算實(shí)際用電量10901KWH，通信用電量為7887KWH，占總電量的72.35%；環(huán)境用電量3014KWH，占總電量的27.65%。見下表：

    某室外信源+RRU基站，采用1臺(tái)BBU，3臺(tái)RRU，1臺(tái)BBU用電功率為0.3KW，1臺(tái)RRU+線損用電功率為0.3KW，傳輸?shù)扔秒姽β蕿?.085KW。理論計(jì)算實(shí)際用電量17529KWH，通信用電量為11256KWH，占總電量的64.21%；環(huán)境用電量6273KWH，占總電量的35.79%。見下表：

    某室外RRU基站，采用2臺(tái)RRU，1臺(tái)RRU+線損用電功率為0.3KW。理論計(jì)算理論計(jì)算實(shí)際用電量7994KWH，通信用電量為5253KWH，占總電量的65.71%；環(huán)境用電量2741KWH，占總電量的34.29%。見下表：

    通過上述四種類型分布基站用電情況分析發(fā)現(xiàn)，環(huán)境用電量與現(xiàn)網(wǎng)供電方式BTS基站用電比例發(fā)生的變化不是十分顯著，見下表：

    產(chǎn)生這種情況是由現(xiàn)網(wǎng)移動(dòng)基站供電系統(tǒng)造成的，現(xiàn)網(wǎng)移動(dòng)基站供電系統(tǒng)中的閥控鉛酸蓄電池對(duì)溫度要求較高，環(huán)境溫度的變化對(duì)電池的運(yùn)行的壽命、放電容量、浮充電壓都有影響。持續(xù)過高的環(huán)境溫度會(huì)造成浮充電流加大，內(nèi)部熱量增加，失水過快，最終導(dǎo)致熱失控，電池?fù)p壞。閥控鉛酸蓄電池運(yùn)行在環(huán)境溫度25℃時(shí)，在正確的維護(hù)條件下，壽命可達(dá)8年，如環(huán)境溫度在25℃基礎(chǔ)上上升10℃，閥控鉛酸蓄電池浮充使用壽命將縮短50%。夏季30℃以上環(huán)境會(huì)造成閥控鉛酸蓄電池的浮充使用壽命大幅縮短。見下圖：

    C.電源專業(yè)維護(hù)不到位

    隨著移動(dòng)運(yùn)營(yíng)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)不斷加劇，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的步伐不斷加快，移動(dòng)通信基站數(shù)量大幅增加，以中國(guó)移動(dòng)某市級(jí)分公司為例，在2011年前有基站1046處，全區(qū)基站維護(hù)人員56名，承擔(dān)工程建設(shè)，承擔(dān)無線、數(shù)據(jù)、傳輸、電源設(shè)備維護(hù)及故障處理、用戶投訴處理及硬件優(yōu)化等工作，工作任務(wù)十分繁重，同時(shí)客觀存在對(duì)電源系統(tǒng)沒有具體的經(jīng)濟(jì)、技術(shù)指標(biāo)考核，造成對(duì)基站電源系統(tǒng)維護(hù)工作忽視；電源維護(hù)人員是由無線專業(yè)人員兼任的，專業(yè)素質(zhì)及工作能力也不能滿足電源專業(yè)維護(hù)需求，為此就造成基站電源原因退服，根據(jù)統(tǒng)計(jì)電源原因退服高達(dá)25％。同時(shí)電源系統(tǒng)年年投資，電源系統(tǒng)年年影響通信情況不斷。

    隨著移動(dòng)通信基站建網(wǎng)方式的改變，必將引發(fā)移動(dòng)通信基站供電系統(tǒng)的變革，這種改變使移動(dòng)通信基站供電更加安全可靠，同時(shí)減少移動(dòng)通信基站空氣調(diào)節(jié)用電比重，減少鉛酸蓄電池的用量，逐步擴(kuò)大新能源應(yīng)用空間，供電系統(tǒng)日常維護(hù)工作量大幅減輕，開創(chuàng)一個(gè)移動(dòng)通信基站供電系統(tǒng)新局面。

    2.新型移動(dòng)通信基站供電系統(tǒng)研究

    新型移動(dòng)通信供電系統(tǒng)將是依據(jù)供電、地理、通信業(yè)務(wù)量條件而變化的，由多種方案組成的供電系統(tǒng)。其組成原則：完全可靠、節(jié)能、綠色、少維護(hù)。

    2.1.現(xiàn)網(wǎng)通信基站供電系統(tǒng)

    現(xiàn)網(wǎng)移動(dòng)基站供電系統(tǒng)是依據(jù)BTS基站主設(shè)備用電情況而設(shè)計(jì)的，由市（農(nóng)）電引入、交流配電、48V開關(guān)電源、48V鉛酸蓄電池組、直流配電、DV/DV升壓電源、空調(diào)機(jī)等組成。見下圖：

    現(xiàn)網(wǎng)移動(dòng)基站供電系統(tǒng)在現(xiàn)網(wǎng)分布式基站供電中，存在對(duì)RRU供電壓降過大，環(huán)境用電量高。長(zhǎng)遠(yuǎn)看，在電源設(shè)備壽命期內(nèi)，可作為過渡性電源系統(tǒng)應(yīng)用。

    2.2 高壓直流電源系統(tǒng)

    現(xiàn)網(wǎng)分布站采用小型UPS作為自備供電電源，該電源存在體積大、安裝受到局限；后備時(shí)間短不能滿足基站保證供電時(shí)長(zhǎng)要求；環(huán)境溫度對(duì)電池壽命影響嚴(yán)重；用電效率低；投資成本高；可維護(hù)性差等問題。高壓直流對(duì)交流UPS的替代是必然趨勢(shì)。

    高壓直流電源系統(tǒng)由市（農(nóng)）引入、交流配電、280V開關(guān)電源、280V鉛酸蓄電池組、直流配電、節(jié)能空調(diào)設(shè)備等組成。見下圖：

    高壓直流電源系統(tǒng)具有以下優(yōu)點(diǎn)：

    A. 可靠性大幅提升。應(yīng)用高壓直流供電技術(shù)的主要目的就在于提升系統(tǒng)的安全性。UPS系統(tǒng)本身僅并聯(lián)主機(jī)具有冗余備份，系統(tǒng)組件之間更多地是串聯(lián)關(guān)系，其可用性是各部分組件可靠性的連乘結(jié)果，總體可靠性低于單個(gè)組件的可靠性。反觀直流系統(tǒng)，系統(tǒng)的并聯(lián)整流模塊、蓄電池組均構(gòu)成了冗余關(guān)系，不可靠性是各組件連乘結(jié)果，總體可靠性高于單個(gè)組件的可靠性。理論計(jì)算和運(yùn)行實(shí)踐都表明，直流系統(tǒng)的可靠性要遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于UPS系統(tǒng)，一個(gè)例證就是大型直流系統(tǒng)癱瘓的事故基本沒有。

    B. 效率大大提高。目前大量使用的UPS主機(jī)均為在線雙變換型，在負(fù)載率大于50%時(shí)，其轉(zhuǎn)換效率與開關(guān)電源相近。但一個(gè)不容忽視的現(xiàn)實(shí)是，為了保證UPS系統(tǒng)的可靠性，UPS主機(jī)均采用n+1（n=1、2、3）方式運(yùn)行，加之受后端負(fù)載輸入的諧波和波峰因數(shù)的影響，UPS主機(jī)并不能滿足運(yùn)行，通常UPS單機(jī)的設(shè)計(jì)最大穩(wěn)定運(yùn)行負(fù)載率僅為35～53%。而受后端設(shè)備虛提功耗和業(yè)務(wù)發(fā)展的影響，很多UPS系統(tǒng)通常在壽命中后期才能達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)載率，甚至根本不能達(dá)到設(shè)計(jì)負(fù)載率。UPS主機(jī)單機(jī)長(zhǎng)期運(yùn)行在很低的負(fù)載率，其轉(zhuǎn)換效率通常為80%多，甚至更低。對(duì)于直流電源系統(tǒng)而言，因其采用模塊化結(jié)構(gòu)，可根據(jù)輸出負(fù)載的大小，由監(jiān)控模塊、監(jiān)控系統(tǒng)或現(xiàn)場(chǎng)值守人員靈活控制模塊的開機(jī)運(yùn)行數(shù)量，使整流器模塊的負(fù)載率始終保持在較高的水平，從而使系統(tǒng)的轉(zhuǎn)換效率保持在較高的水平。

    C. 輸入?yún)��?shù)大大改善�，F(xiàn)場(chǎng)測(cè)試發(fā)現(xiàn)，目前常用的12脈沖在線雙變換型UPS主機(jī)，加裝11次濾波器后，其輸入功率因數(shù)通常在0.8～0.9，最大僅為0.95，輸入電流諧波含量通常在7.5%左右。與此對(duì)應(yīng)，由于PFC電路的應(yīng)用，額定工況下，開關(guān)整流器模塊的輸入功率因數(shù)通常都在0.99以上，輸入電流諧波含量通常在5%以下。輸入?yún)��?shù)的改善的直接效果是前端設(shè)備的容量可以大大降低，前端低壓配電柜可以不再配置電抗器，從而也可以降低補(bǔ)償電容的耐壓要求。

    D. 帶載能力大大提高。UPS系統(tǒng)帶載能力受兩個(gè)因素的制約，一是負(fù)載的功率因數(shù)，以國(guó)內(nèi)某大型UPS廠商的某型主機(jī)為例，在輸出功率因數(shù)為0.5（容性）時(shí)，其最大允許負(fù)載率僅為50%；二是負(fù)載的電流峰值系數(shù)，通常UPS主機(jī)的設(shè)計(jì)波峰因數(shù)為3，如果負(fù)載的電流峰值系數(shù)大于3，則UPS主機(jī)將降容使用。對(duì)于直流系統(tǒng)而言，不存在功率因數(shù)的問題；因其并聯(lián)了內(nèi)阻極低的大容量蓄電池組，加之整流器模塊有大量的富余（充電和備用），其負(fù)載高電流峰值系數(shù)的負(fù)荷能力很強(qiáng)，不需專門考慮安全富余容量，可做主基站集中供電總備用電源。

    E.傳輸壓降小。直流電纜線路沒有交流電纜線路中電容電流的困擾，沒有磁感應(yīng)損耗和介質(zhì)損耗，基本上只有芯線電阻損耗，絕緣電壓相對(duì)較低，直流輸電技術(shù)更適合遠(yuǎn)距離傳送，符合目前國(guó)家提出的節(jié)能降耗和環(huán)保要求屬于綠色環(huán)保供電方案。

    2.3 卷繞式閥控密封蓄電池

    高壓直流電源系統(tǒng)采用SPB系列卷繞式閥控密封蓄電池。卷繞式閥控密封蓄電池（SPB系列）是一種新型鉛酸蓄電池，該電池采用純鉛板柵配備獨(dú)特的卷繞式結(jié)構(gòu)，具有很高的裝配壓力和開閥壓力，大大減少了電池失水。相比普通鉛酸電池而言，該電池具有更優(yōu)異的高低溫放電性能及大電流放電性能，更高的安全性，更好的快速充電能力等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)應(yīng)用領(lǐng)域不同，電池有三種設(shè)計(jì)：循環(huán)型、起動(dòng)型及太陽能專用。其優(yōu)勢(shì)在于：卓越的高低溫性能，可在-55℃~75℃下工作；良好的PSOC狀態(tài)工作能力；優(yōu)秀的小電流充電接受能力；無游離電解液，可任意方向放置工作；平穩(wěn)的高輸出電壓，更高的功率密度；長(zhǎng)壽命，浮充使用設(shè)計(jì)壽命15年，在太陽能領(lǐng)域的設(shè)計(jì)壽命10年；可以進(jìn)行快速充電，40分鐘內(nèi)可充入95％以上的電量；良好的電池一致性，可多組串并聯(lián)使用；長(zhǎng)達(dá)2年的儲(chǔ)存期。

    卷繞式閥控密封蓄電池結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品規(guī)格和主要參數(shù)見下圖：

    高壓直流電源系統(tǒng)通過試驗(yàn)，能夠滿足各種分布式基站供電，優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)環(huán)境能力高于常規(guī)鉛酸蓄電池，既可室內(nèi)安裝，也可室外應(yīng)用；對(duì)RRU供電線損小，可以直流拉遠(yuǎn)直供。是現(xiàn)網(wǎng)移動(dòng)基站供電系統(tǒng)替方案。

    2.4 鐵鋰電池

    磷酸鐵鋰電池是一種新型環(huán)保材料的電池，其本身具有體積小、重量輕、能量密度高、長(zhǎng)壽命、耐高低溫、安全性能好、環(huán)保無污染等優(yōu)點(diǎn)，與鉛酸電池用于基站應(yīng)用相比，具有無可比擬的優(yōu)越性�？蓺w納下述特點(diǎn)：

    高效率輸出，標(biāo)準(zhǔn)放電為2～5C、連續(xù)高電流放電可達(dá)10C，瞬間脈沖放電（10S）可達(dá)20C；

    高溫時(shí)性能良好，外部溫度65℃時(shí)內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃，電池放電結(jié)束時(shí)溫度可達(dá)160℃，電池的結(jié)構(gòu)安全、完好；環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)，即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸，安全性最好；極好的循環(huán)壽命，經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%；過放電到零伏也無損壞；可快速充電；低成本；對(duì)環(huán)境無污染。

    2.5 超級(jí)電容器

    超級(jí)電容器又叫雙電層電容器是一種新型儲(chǔ)能裝置，它具有充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保等特點(diǎn)。超級(jí)電容器用途廣泛。它是一種電化學(xué)元件，但在其儲(chǔ)能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能過程是可逆的，超級(jí)電容器的充放電過程始終是物理過程，沒有化學(xué)反應(yīng)。因此性能是穩(wěn)定的，與利用化學(xué)反應(yīng)的蓄電池是不同的。也正因?yàn)榇顺��?jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。超級(jí)電容器可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個(gè)無反應(yīng)活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質(zhì)中的負(fù)離子，負(fù)極板吸引正離子，實(shí)際上形成兩個(gè)容性存儲(chǔ)層，被分離開的正離子在負(fù)極板附近，負(fù)離子在正極板附近。而超級(jí)電容器以其優(yōu)異的特性揚(yáng)長(zhǎng)避短，可以部分或全部替代傳統(tǒng)的化學(xué)電池，由于它們固有的使用壽命短、溫度特性差、化學(xué)電池污染環(huán)境、系統(tǒng)復(fù)雜、造價(jià)高昂等致命弱點(diǎn)，一直沒有很好的解決辦法。在通信供電系統(tǒng)某些場(chǎng)景，超級(jí)電容器可替代鉛酸蓄電池參與供電。

    2.6 基站電源控制器

    基站電源控制器由新能源控制器、市電計(jì)量表、單相整流器、兩個(gè)雙相切換開關(guān)、儲(chǔ)能器件、多個(gè)輸出配電支路組成。基站電源控制器可承擔(dān)三種不同電源輸入，由兩個(gè)雙相切換開關(guān)控制對(duì)負(fù)荷供電，儲(chǔ)能器件在新能源供電時(shí)起到平滑供電電壓作用，起到電源切換時(shí)供電作用，起到延長(zhǎng)基站供電保證時(shí)長(zhǎng)等作用，詳見下圖。

    2.7 市(農(nóng))電/高壓直流拉遠(yuǎn)互補(bǔ)供電：

    市(農(nóng))電/高壓直流拉遠(yuǎn)互補(bǔ)供電系統(tǒng)由二套電源供電，平時(shí)由市(農(nóng))交流電供電，可以大幅降低拉遠(yuǎn)供線路損失；用鄰近主基站電源系統(tǒng)高壓直流拉遠(yuǎn)電源做備用電源，實(shí)現(xiàn)多站集中供電保證。這種供電方式做到了，節(jié)電、減少電源沒備投資、減少維護(hù)工作量、供電可靠性大幅提升。供電系統(tǒng)見下圖：

    2.8 風(fēng)電/高壓直流拉遠(yuǎn)互補(bǔ)供電：

    我國(guó)風(fēng)能資源豐富，可開發(fā)利用的風(fēng)能儲(chǔ)量約10億kW，其中，陸地上風(fēng)能儲(chǔ)量約2.53億kW（陸地上離地10m高度資料計(jì)算），海上可開發(fā)和利用的風(fēng)能儲(chǔ)量約7.5億kW。而2003年底全國(guó)電力裝機(jī)約5.67億kW。大多農(nóng)村基站座落在高山和寬闊的平地上，平均塔高在40米以上，可以很好的利用風(fēng)力發(fā)電，給基站提供第一套供電電源。根據(jù)有關(guān)資料研究，下圖為地面10米的有效風(fēng)功率密度，每升高10米，有效風(fēng)功率密度增8%。農(nóng)村分布式移動(dòng)通信基站用電量較小，大多在1KW以下，為小型離網(wǎng)式風(fēng)力基站供電提供了廣闊空間。

    風(fēng)電/高壓直流拉遠(yuǎn)互補(bǔ)供電系統(tǒng)由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、儲(chǔ)能電容器、市（農(nóng)）電引入、高壓直流拉遠(yuǎn)供電、風(fēng)電/市電/高壓直流控制器風(fēng)電、用電負(fù)荷等組成，用儲(chǔ)能電容器取代鉛酸蓄電池進(jìn)行濾波和電力儲(chǔ)存。見下圖：

    2.9 太陽能/高壓直流拉遠(yuǎn)互補(bǔ)供電：

    我國(guó)有著十分豐富的太陽能資源。全國(guó)各地太陽年輻射總量為3 340 r-J 8 400MJ/m2，中值為5 852MJ/m2。從中國(guó)太陽年輻射總量的分布來看，西藏、青海、新疆、寧夏南部、甘肅、內(nèi)蒙古南部、山西北部、陜西北部、遼 寧、河北東南部、山東東南部、河南東南部、吉林西部、云南中部和西南部、 廣東東南部、福建東南部、海南島東部和西部以及臺(tái)灣省的西南部等廣大地區(qū)的太陽輻射總量很大。分布式移動(dòng)通信基站用電量較小，很適合應(yīng)用太陽能供電。見下圖：

    太陽能/高壓直流拉遠(yuǎn)互補(bǔ)供電系統(tǒng)由太陽能電池板、儲(chǔ)能電容器、市（農(nóng)）電引入、高壓直流拉遠(yuǎn)供電、太陽能/市電/高壓直流控制器、用電負(fù)荷等組成，用儲(chǔ)能電容器取代鉛酸蓄電池進(jìn)行濾波和電力儲(chǔ)存。見下圖：

    2.10 DV/DC升壓技術(shù)：

    采用直流拉遠(yuǎn)集中后備供電技術(shù)，在某些應(yīng)用場(chǎng)景存在供電線路過長(zhǎng)或供電線徑小，使線路壓降過大，限制該方案的實(shí)施。在供電線路中段采用DC/DC升壓技術(shù)，將供電傳送距離增加一倍以上。見下圖：

    3. 分布式移動(dòng)通信基站供電方案

    根據(jù)基站所處自然環(huán)境、場(chǎng)景，以及用電功率等分析，制定出各種供電方案，必將體現(xiàn)出基站供電系統(tǒng)方案的多樣性。

    3.1. 供電方案設(shè)計(jì)原則：

    分布基站供電方案要遵循通信電源系統(tǒng)運(yùn)行質(zhì)量指標(biāo)的“五性”來設(shè)計(jì)，即：可靠性、可用性、少維性、可節(jié)電性、安全性。

    3.2. 鏈形供電方案：

    目前直流拉遠(yuǎn)供電線路與光纜線路同路由，因而分布基站供電可采用鏈形供電方案，在某段光纜線路中間隔2～4處(6KM范圍內(nèi)，如超過此距離可加裝DC/DC升壓器)基站，選取一處維護(hù)方便、通信業(yè)務(wù)較大的機(jī)房站作為主備用供電基站，兩主備用供電基站間基站作備用受電基站。有條件的備用受電基站由三路電源供電，主供是新能源（風(fēng)電或太陽能），一備是市(農(nóng))電，二備是直流拉遠(yuǎn)。平時(shí)由風(fēng)電或太陽能供電，當(dāng)風(fēng)電或太陽能發(fā)電不能滿足基站供電需求時(shí)，轉(zhuǎn)換到市(農(nóng))電，由市(農(nóng))電供；當(dāng)市(農(nóng))電停電時(shí)，再轉(zhuǎn)換到直流拉遠(yuǎn)，由直流拉遠(yuǎn)供電；轉(zhuǎn)換過程由超級(jí)電容器保證供電不中斷，該控制過程由基站電源控制器完成。見下圖：

    上圖是現(xiàn)網(wǎng)基站電源系統(tǒng)組成的改造供電方案，充分利用現(xiàn)有電源設(shè)備資源，將其利用率達(dá)到最大化。

    下圖是新建高壓直流電源系統(tǒng)組成的供電方案，適用于新建或現(xiàn)網(wǎng)電源更新。

    沿鏈形光纜路由建成鏈形供電網(wǎng)，將大幅提升分布式基站供電安全。

    3.3. 環(huán)形供電方案：

    為了提升某些基站光纜傳輸可靠性，在大的傳輸光纜環(huán)中存在許多小的光纜傳輸環(huán)，沿現(xiàn)有光纜傳輸小環(huán)，實(shí)施環(huán)形供電方案，在某段光纜線路中間隔2～4處(6KM范圍內(nèi)，如超過此距離可加裝DC/DC升壓器)基站，選取一處維護(hù)方便、通信業(yè)務(wù)較大的機(jī)房站，作為主備用供電基站，兩主備用供電基站間基站作備用受電基站。有條件的備用受電基站由三路電源供電，主供是新能源，一備是市(農(nóng))電，二備是直流拉遠(yuǎn)。平時(shí)由風(fēng)電或太陽能供電；當(dāng)風(fēng)電或太陽能發(fā)電不能滿足基站供電需求時(shí)，轉(zhuǎn)換到市(農(nóng))電，由市(農(nóng))電供；當(dāng)市(農(nóng))電停電時(shí)，再轉(zhuǎn)換到直流拉遠(yuǎn)，由直流拉遠(yuǎn)供電；轉(zhuǎn)換過程由超級(jí)電容器保證供電不中斷，該控制過程由基站電源控制器完成。見下圖：

    左圖是現(xiàn)網(wǎng)基站電源系統(tǒng)組成的改造供電方案，充分利用現(xiàn)有電源設(shè)備資源，將其利用率達(dá)到最大化。

    右圖是新建高壓直流電源系統(tǒng)組成的供電方案，適用于新建或現(xiàn)網(wǎng)電源更新。

    沿光纜傳輸環(huán)路建成環(huán)形供電網(wǎng)，將大幅提升分布式基站供電安全。

    3.6. 樓宇、住宅小區(qū)集中供電方案：

    在車站、商場(chǎng)、賓館、居民小區(qū)等場(chǎng)所建設(shè)基站和無線寬帶時(shí)，采用住宅小區(qū)集中供電方案，見下圖：

    高壓直流電源系統(tǒng)組成的供電方案，適用于新建或現(xiàn)網(wǎng)電源更新。

    建成集中供電網(wǎng)，將大幅提升分布式基站供電安全，減少投資，減少維護(hù)量。

    4. 分布基站新供電系統(tǒng)評(píng)估

    4.1 技術(shù)評(píng)估

    分布基站新供電系統(tǒng)是高壓直流電源技術(shù)、高壓直流集中遠(yuǎn)供電技術(shù)、新能源基站供電技術(shù)及本地市（農(nóng)）等集成的供電方案，通過基站電源控制器實(shí)現(xiàn)對(duì)分布基站不間斷供電，真實(shí)的實(shí)現(xiàn)了基站云供電。所涉及的技術(shù)都是成熟技術(shù)，通過了大量的理論研究和應(yīng)用實(shí)驗(yàn)。工信部和各大電信運(yùn)營(yíng)商出臺(tái)了《技術(shù)規(guī)范》。在電力傳輸環(huán)境允許條件下，可以組成相對(duì)閉合的供電網(wǎng)，有效提升了移動(dòng)通信供電系統(tǒng)的可靠性、完全性。由于分布基站可室外安裝，不用進(jìn)行環(huán)境溫度調(diào)節(jié)，節(jié)省了空調(diào)或環(huán)境節(jié)能設(shè)備投資，實(shí)現(xiàn)了移動(dòng)通信基站節(jié)能最大化。由于移動(dòng)通信基站減去了環(huán)境溫度調(diào)節(jié)用電負(fù)荷，使移動(dòng)通信基站采用新能源為主的供電成為可能，為大量采用新能源打開了空間。分布基站新供電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)，在技術(shù)上解決了目前移動(dòng)通信基站電源維護(hù)三大難題，一是大幅減少基站電源系統(tǒng)維護(hù)工作量；二是大幅減少電池使用組數(shù)，為提高電池維護(hù)質(zhì)量提供了可能；三是多電源聯(lián)網(wǎng)供電，解除了應(yīng)急發(fā)電之苦。

    4.2 經(jīng)濟(jì)評(píng)估

    以中國(guó)移動(dòng)某市級(jí)分公司以采用分布基站為例，現(xiàn)有分布基站980處，其中，自備電源860處，高壓直流遠(yuǎn)供80處，本地高壓直流供電6處，無自備電源站34處。將現(xiàn)網(wǎng)基站自備電源860處的五分之三改為分布基站新供電系統(tǒng)進(jìn)行經(jīng)濟(jì)分析：

    (1)大量減少現(xiàn)網(wǎng)鉛酸蓄電池的用量。

    現(xiàn)網(wǎng)基站自備電源860處有48V500AH電池1720組。建設(shè)344處供電主基站，考慮高壓直流遠(yuǎn)供負(fù)荷，每處供電主基站采用48V500AH，需電池1032組即可，減少48V500AH電池688組，減少投資1513.60萬元。

    (2)減少基站空調(diào)用電或環(huán)境節(jié)能投資。

    現(xiàn)網(wǎng)基站自備電源860處有5P空調(diào)360臺(tái)，3P空調(diào)500臺(tái)。改建為344處供電主基站后，由于分布基站熱負(fù)荷減小，344處供電主基站采用3P空調(diào)即可，減少空調(diào)516臺(tái)，減少投資412.80萬元。按每臺(tái)空調(diào)年用電量7000KWH計(jì)算，可減少用電3612000KWH，年節(jié)約電費(fèi)325.08萬元。

    (3)大幅減少供電線路壓降損失。

    采用以新能源或本地市（農(nóng)）為主，高壓直流遠(yuǎn)供為輔供電，平均每處分布基站產(chǎn)線損減少700KWH(以80W為例)，516處分布基站減少線損361200KWH，節(jié)省電費(fèi)32.51萬元。

    (4)大量減少應(yīng)急發(fā)電次數(shù)。

    根據(jù)2013年應(yīng)急發(fā)電次數(shù)統(tǒng)計(jì)，該市全年應(yīng)急發(fā)電360站次，平均每次應(yīng)急發(fā)電費(fèi)用(不含人工成本)1000元，全年應(yīng)急發(fā)電費(fèi)用36.00萬元，全年可節(jié)省應(yīng)急發(fā)電費(fèi)用28.80萬元以上。以每次發(fā)電用燃油30公升計(jì)算，年節(jié)油6480公升。

    (5)大幅減少基站電源維護(hù)量。

    由于該分公司地處山區(qū)，現(xiàn)有基站860處，按每季維護(hù)一次計(jì)算，每年要進(jìn)行3440次電源維護(hù)。改建供電主基站選取地理?xiàng)l件便于維護(hù)地區(qū)，平時(shí)只對(duì)344處供電主基站進(jìn)行維護(hù)，年電源維護(hù)次數(shù)為1376次。減少基站電源維護(hù)量60%。以每站次維護(hù)車輛用油10公升計(jì)算，年節(jié)油20640公升，節(jié)省油費(fèi)15.48萬元。

    (6)為大量采用新能源提供了可能。

    分布基站用電負(fù)荷大多在1KW以下，新能源投資大幅減少，回收期縮短，為離網(wǎng)式新能源在基站供電系統(tǒng)普及應(yīng)用打開了空間。以1KW用電負(fù)荷分布基站為例，516處基站年用電量4520160KWH，如采用新能源供電為40%，年節(jié)電為1808064KWH，年節(jié)省電費(fèi)162.73萬元。

    860處分布基站，年節(jié)電5791364KWH，年節(jié)油20640公升，年節(jié)能運(yùn)營(yíng)成本564.6萬元，節(jié)省投資1926.4萬元。

    4.3 社會(huì)效益評(píng)估

    采用分布基站新供電系統(tǒng)，在做到基站節(jié)能最大化的同時(shí)，可節(jié)省燃油27120公升，減少鉛投放627.46噸，還會(huì)減少大量的污染物排放，產(chǎn)生極大的社會(huì)效益。以中國(guó)移動(dòng)某市級(jí)分公司已采用分布基站為例，根據(jù)專家統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)：每節(jié)約1度(每千瓦)電，就相應(yīng)節(jié)約了0.4千克標(biāo)準(zhǔn)煤，折算成排放物---減少排放0.997千克二氧化碳、0.272千克粉塵、0.03千克二氧化硫、0.015千克氮氧化物。見下表：

    第一作者：

    王澤：男 民族：漢族 年齡：61歲 從事通信電源專業(yè)工齡：43年 專業(yè)技能：通信電源技師 曾任吉林移動(dòng)通信有限公司通化分公司電源維護(hù)主管 中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司電源專業(yè)專家 吉林移動(dòng)通信有限公司電源專業(yè)專家組成員。

    第二作者：

    魏玉清：男，漢族，1973年出生，大學(xué)學(xué)歷，助理工程師�，F(xiàn)任中國(guó)移動(dòng)吉林公司通化市分公司網(wǎng)絡(luò)部經(jīng)理。

    第三作者：

    楊寧：男，漢族，1974年出生，大學(xué)學(xué)歷，助理工程師�，F(xiàn)任中國(guó)移動(dòng)吉林公司通化市分公司網(wǎng)絡(luò)部無線電源管理。<