通信电源系统节能技术

通信电源系统节能技术

王凯

中国通信建设集团设计院有限公司第四分公司  河南省郑州市 450052 

  摘要：通信电源系统耗能主要发生在电源系统、通信设备及空调系统。在对系统进行节能改造时，节能技术的应用应覆盖通信电源系统的设计及运维管理阶段，灵活选用电源开关、前置端子蓄电池、高压直流供电技术，优化系统布线方式，配合电源系统谐波治理、变压器节能运行、变压器负载分配、空调系统节能设计等措施，降低通信电源系统运行能耗，提高通信机房综合效益。鉴于此，本文主要分析通信电源系统节能技术。

关键词：通信电源系统；节能；技术

1、引言

  在通信电源系统设计过程中，设计人员可通过先进节能技术的运用，重新规划设计方案，达到节省能源的目的。未来通信电源系统的节能问题，依然会成为研究的重点课题。

2、通信电源技术的相关概述

  通信电源行业经过多年的发展已经具有了较强的技术能力和开发能力，现如今我国的三大运营商的综合实力非常强劲，为了提升通信网络的服务质量，三大运营商投入了大量的人力、物力、财力用于研发通信电源技术。通信电源直接决定了通信系统的稳定性，在通信系统中占据着无可替代的地位。通信电源技术经过多年的发展已经开发出铅蓄电池、燃料电池、锂离子电池以及液流电池。通信系统中的重要组成部分包含有大型的信号基站和中心机房，这都需要用到电力资源，而铅蓄电池主要为基站或机房提供电力支持，铅蓄电池有性能可靠和使用时间长的优点。数码产品和电动车电源主要应用燃料电池，燃料电池的特点就是污染小、噪音低，并且具有较强的电能转化率，性能比较可靠，连续工作的时间较长，是目前应用比较广泛的通信电源技术。

3、通信电源系统耗能特点

3.1、通信设备耗能

  通信设备高耗现象主要是由于设备与电源转换器间匹配性不够导致的，会使电路电阻上升，导致通信设备运行产生无用消耗。通信设备的主要耗能单元为信息转化芯片，其耗能表现为明显的连锁特点。例如，当转换芯片能耗水平降低时，对应的电源转换装置、UPS 电源、配电系统、空调系统及变压设备能耗均会发生不同程度的降低。

3.2、电源系统耗能

   通信机房中的电源系统需安装电源转换装置，若装置本身转换效率低，必然会出现发热过多、能耗增加的问题。近年来，转换装置在通信电源系统中得到普遍应用，现有转换设备型号非常复杂。有数据显示，不同型号电源转换装置的电能转换效率多集中在80% ～ 95%，各厂家、品牌转换设备的转换效率差异明显。若通信机房设计过程中选用的转换装置性能不佳且被大量应用，则会导致机房运行过程中电源系统能耗显著上升，进而给空调系统带来更大的运行压力，进一步导致能耗上升。

4、通信电源系统节能技术

4.1、设计通信电源系统中的设备配置

  第一，变压器的选择。目前，通信电源系统中所用的变压器很多都没有依据实际系统情况进行选择，基本统一使用容量大于 1 600 kVA 的型号，经过系统的长期使用，会使得运行能耗由于电压不匹配造成不必要的电能损耗。变压器变压效率、变压器的容量以及变压器在系统中采用的运行方式，很大程度上都与变压器的节能性相关，需要结合系统的实际情况一一确定变压器的容量和个数。

    第二，电容补偿设备，是与系统功率因数补偿相关的设备。在设计过程中，可以计算确定导线的横截面积、导线的敷设方法以及导线的用量，做好合理的规划，降低电能的损耗和导线发热带来的损耗，同时要注意谐波的干扰情况，加以减震措施。

  第三，系统的无功功率补偿设备。通信电源系统通常要连接较多的负载，无功功率的补偿在这一方面的节能起到了决定性作用，很大程度上提高了电源的有效利用率，并且使电源在高功率状态下的运行更加稳定。
（2）滤波装置的安装

  首先是无源滤波器的安装。在无源滤波器的应用过程中，系统自身的阻抗以及无源滤波器的阻抗可以对其滤波的效果起到决定性作用，所以当系统运行的过程中，如果系统阻抗发生了变化，那么并联在系统之中的无源滤波器滤波的特性也就会受到严重的影响。系统阻抗和滤波器很可能出现并联谐振的现象。如果系统之中的谐波电流比谐波过滤器额定的容量大，就会损坏谐波过滤器。所以，无源滤波器仅仅可以对几次固定的谐波进行过滤，如果系统之中多次出现谐波，就需要对多级滤波器进行安装。

  其次是有源滤波器的安装。有源滤波器应该并联安装在变压器的谐波源附近或者是低压的一侧，进而借助于外部的互感器对电信号进行实时地采集，然后借助于内部的检测电路就可以将其中含有的谐波分离出来，再借助于 IGRT 来逆变出和系统谐波有着相等大小和相反相位的补偿电流，进而起到过滤谐波的作用。

4.3、通信电源节能评估中的节能技术

   强化通信电源系统节能效果评估，能够及时了解通信机房的能源消耗状态，分析当前节能技术的应用是否存在问题和不足，并通过电源系统运行能耗数据的动态化分析，找出更具潜力的节能环节，以给出更加高效、适用的节能技术方案。部分通信企业的用电过程使用总电表进行监控，确保对通信机房用电情况的单独统计，导致通信电源系统的运行能耗水平并不被有效掌握，并引发节能优化工作无从下手的问题。鉴于以上问题，建议相关企业为通信机房设置单独的能耗监控设备，配合信息化监管手段，实时采集机房内各用电单元的能耗情况。通过能耗趋势变化，了解存在较大节能空间的设备或环节。同时，通过对比分析，评估现行节能技术的应用成效，结合评价结果做适当调整。

  在节能评估方式的选择上，各通信机房运行内外部环境差异明显，因此应差异化进行节能评估方案设计。目前，较常用的节能评估方法为 IPMEP。该评估模型将通信电源系统相关参数带入计算公式，依照统一的评价标准，可准确核算通信机房用电情况。总之，通信电源系统能耗除适当使用前文介绍的节能技术外，还应同时做好节能效果评估工作，以形成完善的通信电源系统节能设计反馈

5、结束语

  通信系统在社会生产生活中承担信息传输媒介的作用。随着节能环保理念的深入，通信系统能耗问题得到越来越多的关注。电源系统为通信系统的主要耗能元件，包括直流和交流两种形式。通信系统对电能供应稳定性要求极高，因此其电源系统的节能优化需精细开展，不断总结通信电源系统的常用节能技术。

参考文献：

[1]刘海玲.通信电源系统节能技术[J].通信电源技术，2020，37（07）：170-172.

[2]李献军.通信电源系统节能技术[J].通信电源技术，2020，37（04）：166-167.

[3]丁强. 电源系统日常维护中的节能技术探讨[C]. 中国通信学会通信电源委员会.2012年中国通信能源会议论文集.中国通信学会通信电源委员会：中国通信学会通信电源委员会，2012：205-208.