小微基站供電方式分析

張英孔，韓建芳

（廣州杰賽科技股份有限公司通信規(guī)劃設(shè)計(jì)院，廣東 廣州 510310）

1 小微站建設(shè)場景

小微基站建設(shè)方式靈活，適應(yīng)場景較多。在室外，微站主要用于商業(yè)區(qū)、旅游景點(diǎn)、城區(qū)道路、居民區(qū)等場景。室外建設(shè)方式一般分為分有桿塔安裝（無需機(jī)房）、掛墻安裝（無需機(jī)房）和置柜安裝（一體化柜）3種方式。在室內(nèi)，微站主要用于機(jī)場、火車站等容量需求大、施工工期要求高的場景。由于室內(nèi)微站建設(shè)受業(yè)主方影響較大，大部分采用轉(zhuǎn)供電方式，因?yàn)楸疚牟粚κ覂?nèi)微站建設(shè)進(jìn)行分析。

小微基站建設(shè)主要利用現(xiàn)有社會化資源為主承載的基站主設(shè)備，同時由于其對鐵塔、電源配套、機(jī)房（機(jī)柜）的需求相對較低，運(yùn)營商可根據(jù)需求選擇是否配置后備電源。

2 小微基站供電方式

小微基站供電方式可分為無保障需求和有保障需求兩種場景。無保障需求可采用市電直供方式（直供電或轉(zhuǎn)供電），有保障需求可采用市電+一體化UPS[1]、市電+微電源、直流遠(yuǎn)供[2]等常見方式。不管采用何種方式，都需要綜合考慮負(fù)載功耗、傳輸距離、傳輸線纜材質(zhì)以及線徑等重要因素，計(jì)算線纜可傳輸距離和壓降所產(chǎn)生的電能損失。

（1）負(fù)載功耗：由通信設(shè)備負(fù)載功耗決定。根據(jù)設(shè)備負(fù)載功耗（峰值）并考慮一定程度的冗余度，通過計(jì)算可得出最大安全工作電流和正常工作電壓波動范圍。

（2）傳輸距離：由電源引接點(diǎn)到負(fù)載設(shè)備負(fù)載之間的距離。不同的傳輸距離影響傳輸電纜的電壓降、功率衰減和傳輸電纜的技術(shù)規(guī)格選型。

（3）傳輸電纜類型、材料、線徑選擇受傳輸電纜類型（復(fù)合電纜、特種電纜）、材料（銅線、鋁線及鋁合金）、線徑（導(dǎo)線橫截面積）、負(fù)載功耗（峰值）、傳輸距離以及技術(shù)參數(shù)（電阻率）等影響，并與應(yīng)用場景、敷設(shè)條件（城市、農(nóng)村、管道及架空等）、電纜技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、制造商的制造工藝（如復(fù)合電纜）、投資效益、運(yùn)營安全以及網(wǎng)絡(luò)發(fā)展等因素共同確定。

銅芯電纜具有低電阻率、穩(wěn)定的化學(xué)性能和高機(jī)械強(qiáng)度，但其硬度較大。當(dāng)線徑較大時，不適應(yīng)于復(fù)合光纜。此外，項(xiàng)目成本高，盜竊概率高，不適合農(nóng)村和野外區(qū)域使用。

鋁芯電纜電阻率高于銅芯電纜，在同等負(fù)荷下使用規(guī)格高于銅芯電纜。此外，鋁芯電纜化學(xué)穩(wěn)定性低于銅芯電纜，易氧化，對施工和維護(hù)中接頭處理要求很高，但鋁芯電纜工程成本較低，盜竊概率較低。

2.1 市電直供方式（無保障需求）

當(dāng)小微基站建設(shè)無需考慮后備保障時，可采用市電直供方式或交流遠(yuǎn)供方式。市電直供方式又分為直供電和轉(zhuǎn)供電方式。根據(jù)直供電轉(zhuǎn)供電和交流遠(yuǎn)供常見的選擇方式，對建設(shè)成本、運(yùn)行成本進(jìn)行綜合對比。

在10年使用壽命中，交流遠(yuǎn)供（原站址為直供電）方案總成本最低，直供電次之，轉(zhuǎn)供電總成本最高。因此，當(dāng)附近有現(xiàn)網(wǎng)站點(diǎn)且為直供電方式時，優(yōu)先采用交流遠(yuǎn)供方式，其次采用直供電方式。如上述條件都不具備，考慮采用轉(zhuǎn)供電方式。

此建設(shè)成本與運(yùn)營商單獨(dú)建設(shè)成本相當(dāng)，如配套建設(shè)單位（如鐵塔公司）能充分發(fā)揮基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)優(yōu)勢、共建共享政策，實(shí)現(xiàn)2家或以上運(yùn)營商共享站點(diǎn)，可降低成本。

根據(jù)相關(guān)要求，通信站點(diǎn)應(yīng)以市電作為主用電源，并合理考慮市電的可靠性等級，原則上引入一路優(yōu)于三類（平均月市電故障≤4.5次，平均每次故障持續(xù)時間≤8 h）市電電源，優(yōu)選從公共電網(wǎng)引入一路220 V的交流電源。如無法引入，則在滿足供電質(zhì)量、安全的前提下，可考慮采用新能源方式。

市電容量配置應(yīng)結(jié)合基站的中長期期規(guī)劃來核算，除考慮通信負(fù)載最大功率外，需考慮蓄電池充電及機(jī)房空調(diào)等最大負(fù)載需求。交流遠(yuǎn)供方式需核實(shí)原有容量是否滿足新增負(fù)載需求，如不滿足則需進(jìn)行擴(kuò)容改造。

2.2 需后備保障供電方式

當(dāng)小微基站有后備保障需求時，可采用市電+一體化UPS供電方式、市電+微電源供電方式或者直流遠(yuǎn)供方式。

對于市電引入部分本節(jié)不再進(jìn)行分析，見上述內(nèi)容。

2.2.1 市電+一體化UPS供電方式

一體化UPS設(shè)備由機(jī)框、配電、48 V模塊、逆變模塊、切換單元以及電池等構(gòu)成。其中對于電池，可內(nèi)置50 Ah鐵鋰或38 V鉛酸（不同廠家有差異）。

工作模式：

（1）市電為主，無市電時，電池+逆變器提供備電；

（2）提供2路DC-48 V輸出。

一體化UPS特點(diǎn)：

（1）散熱較差：UPS變換時會產(chǎn)生熱量，散熱方式一般有2種：風(fēng)冷或自然冷卻。風(fēng)冷可使機(jī)器小巧，自冷笨重。但是，風(fēng)冷存在吸附塵埃多的缺陷，塵埃一多，勢必影響絕緣。因此，UPS一定要有防塵考慮。

（2）噪音較大：對聲環(huán)境要求較高的場所不適合使用。

（3）可靠性較低。

（4）小容量UPS轉(zhuǎn)換效率較低。

不同容量UPS參數(shù)如表1所示。

2.2.2 市電+微電源供電方式

微電源可根據(jù)負(fù)載設(shè)備電源需求選擇直流輸出或交流輸出，根據(jù)后備時間要求配置不同容量蓄電池（一般有5 Ah、10 Ah、20 Ah）。蓄電池可一體式或分體式安裝，分體式安裝可根據(jù)需要方便快捷地對蓄電池進(jìn)行擴(kuò)容改造。

表1 不同容量UPS參數(shù)

2.3 直流遠(yuǎn)供供電方式

直流遠(yuǎn)供供電方式可解決特定（特殊）場景、無法獲取市電電源、市電引入造價過高、接入困難、電網(wǎng)停電或電壓不穩(wěn)，人為因素停電、簡單市電接入易引入雷電干擾等對通信設(shè)備造成的影響等問題，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)端設(shè)備安全可靠供電。

為方便統(tǒng)一備件，局端選統(tǒng)一規(guī)格功率模塊，方便后期更換、擴(kuò)容。

直流遠(yuǎn)供局端機(jī)架容量應(yīng)根據(jù)遠(yuǎn)端基站設(shè)備負(fù)荷，優(yōu)選5 kW、7.5 kW系統(tǒng)，局端功率模塊優(yōu)先選擇1 kW、1.5 kW，遠(yuǎn)端降壓模塊優(yōu)選1 kW、1.5 kW。

直流遠(yuǎn)供設(shè)備應(yīng)具備智能監(jiān)控功能，遠(yuǎn)端信息可上傳至FSU。

局端站點(diǎn)電池配置應(yīng)可以通過電池共用管理器進(jìn)行模塊化擴(kuò)容。

2.4 投資分析

不同供電方式建設(shè)、運(yùn)維成本見表2、表3。

表2 無后備保障需求下不同供電方式經(jīng)濟(jì)對比

表3 有后備保障需求下不同供電方式經(jīng)濟(jì)對比

（1）本計(jì)算模型以小微基站設(shè)備功率400 W、引電距離500 m估算，電費(fèi)單價各地市可能稍有區(qū)別，供參考。

（2）一體化UPS設(shè)備轉(zhuǎn)換效率按85%、微電源和直流遠(yuǎn)供設(shè)備轉(zhuǎn)換效率按90%計(jì)算。

從表2和表3可以看出，采用直供電方式電費(fèi)單價低，可開具正式發(fā)票，維護(hù)較轉(zhuǎn)供電便利，缺點(diǎn)是需向供電部門單獨(dú)申請開戶，建設(shè)初期費(fèi)用較高且工期不可控。

采用轉(zhuǎn)供電方式引電路由短，施工比較便利，建設(shè)初期費(fèi)用較低，缺點(diǎn)是電費(fèi)單價偏高、無發(fā)票、防竊電難，后期維護(hù)、電費(fèi)結(jié)算、用電安全可靠性較差。

3 結(jié) 論

新建站選址時，應(yīng)充分考慮當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)資源、單位電價及峰谷電價對節(jié)約成本的影響，選用合理的電費(fèi)策略，綜合考慮當(dāng)?shù)卮蠊I(yè)用電電價結(jié)構(gòu)或其他政策性供電優(yōu)惠情況。

微站建設(shè)在選址時宜優(yōu)先選擇市電搭火點(diǎn)較近的，如市政路燈桿的開關(guān)控制箱、交通監(jiān)控桿、公安監(jiān)控桿的配電箱、傳輸桿、廣告桿/牌附近有下電點(diǎn)的位置，并且在城區(qū)內(nèi)有充足的管道資源（如允許架空、墻掛亦可）。

小微基站建設(shè)無后備保障需求時，應(yīng)優(yōu)先采用從自有站點(diǎn)交流遠(yuǎn)供方式（需核實(shí)原有容量是否滿足需求），其次采用直供電方式。如果這些條件都不具備，才考慮采用轉(zhuǎn)供電方式。

有保障需求進(jìn)行小微基站建設(shè)時，優(yōu)先考慮直流遠(yuǎn)供供電方式（需核實(shí)原有容量是否滿足需求），其次考慮市電+微電源供電方式。由于一體化UPS系統(tǒng)效率較低，因此不推薦采用市電+一體化UPS供電方式。

不論采用何種供電方式，供電半徑不宜超過1 km。