電源:通信動(dòng)力的綠色未來(lái)

1 前言

“節能減排”成為2008年通信領(lǐng)域最熱門(mén)的話(huà)題之一，行業(yè)內對此進(jìn)行討論和交流的研討會(huì )不斷召開(kāi)，中國移動(dòng)等運營(yíng)商甚至為此成立了專(zhuān)門(mén)的管理辦公室。多家運營(yíng)商在各類(lèi)產(chǎn)品的集中采購中，將是否具備節能功能作為重要的技術(shù)評價(jià)指標。在中國移動(dòng)和聯(lián)通的集中采購中，通信電源全系列的產(chǎn)品都明確了“節能減排” 的功能要求。

中興通訊動(dòng)力產(chǎn)品線(xiàn)關(guān)注通信電源及UPS產(chǎn)品的節能功能已有兩年時(shí)間，通信電源方面之前已為國內及國際運營(yíng)商開(kāi)發(fā)過(guò)定制版本，模塊化UPS產(chǎn)品也在研發(fā)初期將相應節能功能寫(xiě)入開(kāi)發(fā)任務(wù)書(shū)。隨著(zhù)通信電源產(chǎn)品節能功能的實(shí)現和模塊化UPS產(chǎn)品T080的問(wèn)世，中興動(dòng)力產(chǎn)品的“呼吸式”功率管理也應運而生。

2 呼吸式功率管理的意義

通信電源和UPS的效率在50%以上的負載條件下都可以達到90%，自身能耗不到10%，從絕對值來(lái)說(shuō)，這類(lèi)電源轉換設備的功耗遠小于主設備和空調等動(dòng)環(huán)設備。但具體到自身的運行可以看出，由于通信電源和UPS初始容量設計時(shí)，同時(shí)考慮了最大負載、蓄電池充電容量和備份容量，導致了實(shí)際運行負載往往處于輕載和超輕載狀態(tài)，這種狀態(tài)下，電源轉換設備的效率往往較低，因此增加了自身的損耗。

“呼吸式”功率管理通過(guò)跟蹤負載的變化，控制功率模塊的開(kāi)通與休眠，使系統盡量在最佳效率點(diǎn)附近進(jìn)行工作，將功率模塊的備份方式從熱備份變?yōu)槔鋫浞莺桶肜鋫浞?，減少處于輕載和超輕載狀態(tài)下運行的模塊。對于整個(gè)動(dòng)力系統而言，減少電力使用，節省電費，提升運營(yíng)商TCO。

3 呼吸式功率管理的效益測算

從通信機房整體看，“呼吸式”功率管理僅僅是在不到10%的效率上做文章，但對于電源自身而言，從輕載的85%效率提升到92%左右的高效率，電源設備自身節能則接近50%。

以基站電源200A配置為例，如為50A四個(gè)整流器組成，長(cháng)期工作負載不超過(guò)40A的工可作情況下，采用中興“呼吸式”功率管理，可每天節電3～4度。一年內總節電達1000度以上，假設電價(jià)1元/度，則一個(gè)這樣的站點(diǎn)每年可能節約超千元。以通信電源的使用壽命大多在10年左右，也就是在整個(gè)的設備使用周期，節能費用相當于設備總價(jià)的80%以上。對于單省基站數量15000個(gè)點(diǎn)的運營(yíng)商的中等規模省份來(lái)說(shuō)，每年可以節省電費超過(guò)1500萬(wàn)元。

4 呼吸式功率管理的實(shí)現方法

呼吸式功率管理實(shí)現的方法主要有三方面：

(1) 通過(guò)跟隨負載功率 控制功率模塊的開(kāi)啟和休眠，使系統工作于最佳效率區域，實(shí)現效率的最優(yōu)化和節能的最大化。以通信電源為例，其工作的最佳效率段在50%～80%的負載段(見(jiàn)圖1)，通過(guò)最佳效率跟蹤，避免多模塊開(kāi)啟導致的長(cháng)期輕載工作。

(2) 降低休眠功率 為更深入的節能，需進(jìn)一步降低功率模塊的休眠功耗。傳統軟關(guān)斷模式，休眠功率約為15W～20W，3～4個(gè)模塊的休眠功率也達到50W～80W，占通信電源節能的比例較大。因此，中興新一代通信電源將整流模塊的休眠功耗降低到5W以下，在功率模塊開(kāi)關(guān)的基礎上，錦上添花，進(jìn)一步強化節能效果。

(3)通過(guò)節能模式的變化實(shí)現滿(mǎn)足不同客戶(hù)需求的節能 呼吸式功率管理，采用安全、節能、錯峰、自由四種模式相結合的控制方式，節能功能需求不同的客戶(hù)可根據現網(wǎng)條件，針對現有局站、新建局站在改造和新建采用不同的控制模式，并結合動(dòng)力環(huán)境監控，實(shí)現最優(yōu)化的控制。

5 呼吸式功率管理的軟硬件容錯設計

動(dòng)力設備作為基礎網(wǎng)絡(luò )產(chǎn)品，其可靠性是第一位的。呼吸式功率管理本質(zhì)上是通過(guò)軟件對硬件的控制實(shí)現能耗的管理，某種程度上存在一定的可靠性風(fēng)險，必須在通過(guò)軟硬件的容錯設計給予可靠性的確保，其主要措施如下。

(1)工作與休眠的功率模塊定期切換(見(jiàn)圖2)，確保不同模塊的工作時(shí)間保持基本的一致，避免少數模塊長(cháng)期工作而另一部分模塊長(cháng)期休眠導致的可靠性隱患。

(2)對功率模塊的冗余備份數量的控制，通過(guò)結合軟件計算和人工菜單定義，既確保節能效果，又確保冗余備份模塊滿(mǎn)足現場(chǎng)運行要求。

(3)“先開(kāi)后關(guān)”、“先開(kāi)先關(guān)”的控制機制，確保整流器切換期間負載的可靠運行。

(4)超輕載狀態(tài)下對功率模塊開(kāi)啟關(guān)閉數量的針對性計算和控制機制，確保備份模塊少或無(wú)備份模塊條件下的運行可靠性。

(5)交流市電斷電、蓄電池故障、功率模塊及監控單元故障條件下的針對性控制機制，按照優(yōu)先確?？煽啃栽倏紤]節能的思路確保系統的穩定可靠運行。

6 結語(yǔ)

千里之行，始于足下。節能減排工作的開(kāi)展只是讓我們華夏更綠、神州更美走出的第一步。“呼吸式功率管理”也僅僅是通信動(dòng)力系統節能工作邁步而前的一小步，后面還需要完成的工作很多。需要運營(yíng)商、設備廠(chǎng)商、行業(yè)內的專(zhuān)家及全體動(dòng)力從業(yè)人員共同不懈的努力，向著(zhù)綠色通信未來(lái)的目標前進(jìn)。

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