中國儲能網(wǎng)訊：從2G到4G，我們每一次走進(jìn)機(jī)房，都能看到熟悉的電源柜、鉛酸電池組等設(shè)備，它們是通信網(wǎng)絡(luò)的基石——通信電源系統(tǒng)。
過去幾十年來，移動通信技術(shù)以“十年一G”的升級換代速度不斷驅(qū)動著社會進(jìn)步。隨著通信技術(shù)的快速發(fā)展，通信設(shè)備變得越來越集成化、小型化，占用機(jī)房的空間越來越小。
然而，作為通信設(shè)備供電保障的基石，電源系統(tǒng)20多年來未發(fā)生本質(zhì)變化——依然采用傳統(tǒng)的開關(guān)電源加蓄電池的分立式架構(gòu)部署，機(jī)房占地空間大，多套系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，供電效率不高，智能化水平低，維護(hù)成本高。
“5G時代，能源變革勢在必行?！?020年10月30日，在2020共贏未來全球線上峰會（Better World Summit2020）數(shù)字化轉(zhuǎn)型之下的能源目標(biāo)網(wǎng)專場上，中國移動通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院信息能源所副所長劉寶昌在演講中呼吁，并分享了5G時代站點(diǎn)能源變革發(fā)展的現(xiàn)狀與趨勢。
5G時代，供電問題亟待解決
? 2/3/4/5G疊加建設(shè)，導(dǎo)致機(jī)房改造難
對于5G宏站建設(shè)，主要在原有站點(diǎn)上共站建設(shè)，2/3/4/5G疊加后帶來了市電不足、直流配電不足、電池備電不足、溫控容量不足等問題，導(dǎo)致90%以上的存量電源需擴(kuò)容改造，隨之帶來了改造工程量大、成本高、周期長等挑戰(zhàn)，同時，新增機(jī)柜和電池受限于機(jī)房空間、承重，還存在改造難的問題。
? 海量小微站點(diǎn)場景復(fù)雜，供電質(zhì)量難以保障
5G時代以抱桿、壁掛等安裝為主的小微站點(diǎn)將爆炸式增長，將部署于街邊、寫字樓、城中村、地鐵、隧道等復(fù)雜的場景，這些場景下的供電質(zhì)量難以保障，往往會受到雷擊、線路切換、打壓波動、沖擊性負(fù)載等影響而發(fā)生供電中斷。
同時，隨著從“通信站”走向“社會站”，大量小微站點(diǎn)將與廣泛的社會資源融為一體，這要求小微站點(diǎn)的電源系統(tǒng)既能支持多種供電輸入，又能一體化支持多電壓輸出，為基站設(shè)備、攝像頭、傳感設(shè)備等不同設(shè)備提供差異化供電。
? 多樣化業(yè)務(wù)發(fā)展，對供電提出了新要求
為了向各行各業(yè)提供豐富多彩的應(yīng)用，5G時代的網(wǎng)絡(luò)將與云、邊緣計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)融合，形成云管邊融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。云端的算力和應(yīng)用以及核心網(wǎng)的用戶面功能等將下沉到站點(diǎn)、接入、匯聚和核心機(jī)房等位置，IT和CT設(shè)備共存將導(dǎo)致站點(diǎn)能源設(shè)施需求倍增，IT和CT設(shè)備的供電需求不同還會導(dǎo)致多套供電系統(tǒng)林立，從而又帶來了升級改造難、機(jī)房空間受限等挑戰(zhàn)。
同時，面向垂直行業(yè)應(yīng)用，如自動駕駛和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)，要求提供始終如一的確定性SLA保障，這對5G時代供電的可靠性提出了非常高的要求。
劉寶昌表示，5G時代的站點(diǎn)業(yè)務(wù)越來越多，站點(diǎn)密度越來越高，站點(diǎn)承載越來越強(qiáng)，使得站點(diǎn)能源基礎(chǔ)設(shè)施的需求放大、疊加、倍增，若采用傳統(tǒng)電源方案，5G建設(shè)將面臨機(jī)房空間不足、供電容量不足、運(yùn)維能力不足等問題，帶來5G建設(shè)周期長、建設(shè)成本高、運(yùn)營成本高等痛點(diǎn)，因此，5G時代能源變革勢在必行，需從通信能源向信息能源變革，以助力5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與運(yùn)營。
5G時代呼喚通信電源向信息能源變革
劉寶昌指出，信息能源指將信息通信技術(shù)（比特）與供電技術(shù)（瓦特）進(jìn)行深度融合，實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換、存儲與控制的數(shù)字化、集成化、智能化，以靈活滿足通信網(wǎng)絡(luò)從核心網(wǎng)（數(shù)據(jù)中心）、匯聚層、到站點(diǎn)等全場景的能源供給需求，并構(gòu)建可靠、高效、智能的能源網(wǎng)絡(luò)。
具體的講，首先是基于信息能源技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源設(shè)備數(shù)字化，不斷推動能源產(chǎn)品更新?lián)Q代，靈活匹配網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)。
為了靈活滿足各類場景的供電需求，能源數(shù)字化可實(shí)現(xiàn)電源功能可軟件定義，實(shí)現(xiàn)軟件可定義的多輸入、輸出電源產(chǎn)品。同時，產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形態(tài)方面，建議從部件到功能模塊，再到系統(tǒng)全模塊化，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)需求，靈活動態(tài)配置系統(tǒng)；在能源系統(tǒng)組成設(shè)計(jì)方面，建議從傳統(tǒng)方案各子系統(tǒng)獨(dú)立設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)變?yōu)槊嫦蛘鞠到y(tǒng)的一體化設(shè)計(jì)，從聚焦部件性能轉(zhuǎn)變?yōu)榫劢拐拘阅?，運(yùn)用更多的智能技術(shù)加速綠色能源的規(guī)模應(yīng)用。
其次，從“幾何疊加式的傳統(tǒng)電源系統(tǒng)”向“邏輯集成式一體化電源系統(tǒng)”變革，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)集成化。
傳統(tǒng)能源基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以被動響應(yīng)為主，采用幾何疊加式部署，存在單部件機(jī)械組合、輸入輸出單一化、多系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行、系統(tǒng)智能化不高等缺點(diǎn)。
單部件機(jī)械組合，即簡單地將一套電源和幾組電池安裝在一個機(jī)柜內(nèi)，并未實(shí)現(xiàn)真正的系統(tǒng)集成；輸入輸出單一化，即一套供電系統(tǒng)對應(yīng)一種供電類型的ICT設(shè)備，這導(dǎo)致多系統(tǒng)分立部署，多系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)行，從而造成了配置浪費(fèi)，能源利用率低等問題；此外，在現(xiàn)有的整個通信網(wǎng)絡(luò)中，只有電源系統(tǒng)是非數(shù)字化、非智能化的，主要依靠人工上站運(yùn)維，這會導(dǎo)致運(yùn)維成本持續(xù)增加。
而邏輯集成式一體化電源系統(tǒng)基于比特與瓦特深度融合的信息能源技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)同類部件整合共享、軟件定義按需調(diào)度、多種能源輸入復(fù)用、多電壓輸出自適應(yīng)。
再則，邁向運(yùn)維智能化，提高運(yùn)營效率。
當(dāng)前，站點(diǎn)能源設(shè)施監(jiān)控主要依靠傳統(tǒng)動環(huán)系統(tǒng)，實(shí)際上是“只監(jiān)不控”，80%的站點(diǎn)運(yùn)維依靠人工上站巡檢、定位問題和處理故障，導(dǎo)致運(yùn)維效率低，運(yùn)維成本高；同時由于缺乏對能源高效管控和精準(zhǔn)配置，還造成了資源浪費(fèi)。進(jìn)入5G時代，站點(diǎn)數(shù)量翻番，若繼續(xù)依靠傳統(tǒng)方式，總的運(yùn)營成本將大幅上升。因此，5G時代必須通過智能化的手段，實(shí)現(xiàn)對站點(diǎn)的智慧運(yùn)營，以降低運(yùn)營成本。
運(yùn)維智能化，就是結(jié)合人工智能、物聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算等新一代信息技術(shù)，建設(shè)從平臺到系統(tǒng)、系統(tǒng)到設(shè)備的智慧化供電運(yùn)營體系，實(shí)現(xiàn)對能源設(shè)施數(shù)字化管控、能源與業(yè)務(wù)智能協(xié)同、智能巡檢運(yùn)維，同時讓站點(diǎn)能源設(shè)施擁有自學(xué)習(xí)、自診斷、自維護(hù)、自更新的特性，推動站點(diǎn)能源的應(yīng)用步入智慧化時代。
創(chuàng)新一體化能源柜，助力5G建設(shè)更快、更省、更簡單
未來已來，變革已至。針對5G時代基站供電和建設(shè)痛點(diǎn)，中國移動設(shè)計(jì)院采用數(shù)字化傳感、控制、處理等技術(shù)，對通信電源進(jìn)行了全新定義，自主研發(fā)推出了一體化能源柜產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了能源多輸入、多輸出智能應(yīng)用，可解決機(jī)房空間、供電容量不足等問題。
該產(chǎn)品的核心技術(shù)是智能MIMO（多輸入多輸出）電源，采用碳化硅、氮化鎵等小體積器件，仿生自然散熱技術(shù)以及數(shù)字精密電路工程技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字能源技術(shù)，可智能調(diào)度多能源輸入/輸出、智能混用新舊電池、智能接入存量電源余量、智能升壓匹配供電距離，以及與業(yè)務(wù)協(xié)同實(shí)現(xiàn)智能關(guān)斷等。
劉寶昌介紹，該產(chǎn)品能量密度提升1.7倍，整流效率高達(dá)97%，實(shí)現(xiàn)了高密、高效；一臺一體化能源柜可收容2G/4G/5G通信設(shè)備、電源設(shè)備和電池設(shè)備，實(shí)現(xiàn)從多機(jī)柜分立布置到單機(jī)柜集成布置的改變，機(jī)房空間需求降低約60%，大大降低了選址難度和建設(shè)成本。
目前，該一體化能源柜已在中國移動5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中實(shí)現(xiàn)了規(guī)模應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了5G時代基站能源改造“三免”，即免市電改造、免電源改造、免電池更換，從而讓5G建設(shè)更省時、省成本、省電費(fèi)。以一個典型的C-RAN機(jī)房改造為例，采用一體化能源柜可將原來的11個機(jī)柜整合為3個機(jī)柜，一套智能MIMO電源可替代三套傳統(tǒng)開關(guān)電源，還能同時滿足各種通信設(shè)備、傳感設(shè)備、服務(wù)器設(shè)備的供電需求。
展望未來，劉寶昌在演講最后表示，將繼續(xù)與業(yè)界主流設(shè)備商共同探索、共同研究、共同創(chuàng)新，聯(lián)合定義支持網(wǎng)絡(luò)發(fā)展演進(jìn)的能源產(chǎn)品。目標(biāo)是以站點(diǎn)能源為基礎(chǔ)，構(gòu)筑智慧能源網(wǎng)，通過信息技術(shù)手段，能源互聯(lián)網(wǎng)的思維提升電信運(yùn)營商能源專業(yè)的競爭力，推動綠色能源應(yīng)用，構(gòu)筑可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)能源設(shè)施全面智能化，以筑基新基建，服務(wù)社會經(jīng)濟(jì)數(shù)字化轉(zhuǎn)型。
