​通信电源设计的绿色未来

通信电源设计的绿色未来

　　在如今的生活水平的不断提高，节能减排永远是新世纪热门的话题之一，行业内对此进行讨论和交流的研讨会不断召开，多家运营商在各类产品的集中采购中，通信电源的设计中将是否具备节能功能作为重要的技术评价指标，采购中，全系列的产品都明确了节能减排的功能要求。

　　呼吸式功率管理的意义

　　通信电源和UPS的效率在50%以上的负载条件下都可以达到90%，自身能耗不到10%，从值上来说，这类电源转换设备的功耗远小于主设备和空调等动环设备。但具体到自身的运行可以看出，由于通信电源和UPS初始容量设计时，同时考虑了大负载、蓄电池充电容量和备份容量，导致了实际运行负载往往处于轻载和超轻载状态，这种状态下，电源转换设备的效率往往较低，因此增加了自身的损耗。“呼吸式”功率管理通过跟踪负载的变化，控制功率模块的开通与休眠，使系统尽量在佳效率点附近进行工作，将功率模块的备份方式从热备份变为冷备份和半冷备份，减少处于轻载和超轻载状态下运行的模块。对于整个系统而言，减少电力使用，节省电费，提升运营商TCO。

　　呼吸式功率管理的效益测算

　　从通信机房整体看，“呼吸式”功率管理仅仅是在不到10%的效率上做文章，但对于电源自身而言，从轻载的85%效率提升到92%左右的高效率，电源设备自身节能则接近50%。以基站电源200A配置为例，如为50A四个整流器组成，长期工作负载不超过40A的工可作情况下，采用中兴“呼吸式”功率管理，可每天节电3～4度。一年内总节电达1000度以上，假设电价1元/度，则一个这样的站点每年可能节约超千元。以通信电源的使用寿命大多在10年左右，也就是在整个的设备使用周期，节能费用相当于设备总价的80%以上。对于单省基站数量15000个点的运营商的中等规模省份来说，每年可以节省电费超过1500万元，直流屏。

　　呼吸式功率管理的实现方法

　　呼吸式功率管理实现的方法主要有三方面：

　　(1)通过跟随负载功率控制功率模块的开启和休眠，使系统工作于佳效率区域，实现效率的优化和节能的大化。以通信电源为例，其工作的佳效率段在50%～80%的负载段，通过佳效率跟踪，避免多模块开启导致的长期轻载工作。

　　(2)降低休眠功率为更深入的节能，需进一步降低功率模块的休眠功耗。传统软关断模式，休眠功率约为15W～20W，3～4个模块的休眠功率也达到50W～80W，占通信电源节能的比例较大。因此，中兴新一代通信电源将整流模块的休眠功耗降低到5W以下，在功率模块开关的基础上，锦上添花，进一步强化节能效果。

　　(3)通过节能模式的变化实现满足不同客户需求的节能呼吸式功率管理，采用安全、节能、错峰、自由四种模式相结合的控制方式，节能功能需求不同的客户可根据现网条件，针对现有局站、新建局站在改造和新建采用不同的控制模式，并结合动力环境监控，实现优化的控制。

　　呼吸式功率管理的软硬件容错设计

　　动力设备作为基础网络产品，其可靠性是一位的。呼吸式功率管理本质上是通过软件对硬件的控制实现能耗的管理，某种程度上存在一定的可靠性风险，必须在通过软硬件的容错设计给予可靠性的确保，其主要措施如下。

　　(1)工作与休眠的功率模块定期切换，确保不同模块的工作时间保持基本的一致，避免少数模块长期工作而另一部分模块长期休眠导致的可靠性隐患。

　　(2)对功率模块的冗余备份数量的控制，通过结合软件计算和人工菜单定义，既确保节能效果，又确保冗余备份模块满足现场运行要求。

　　(3)“先开后关”、“先开先关”的控制机制，确保整流器切换期间负载的可靠运行，UPS电源维修。

　　(4)超轻载状态下对功率模块开启关闭数量的针对性计算和控制机制，确保备份模块少或无备份模块条件下的运行可靠性。

　　(5)交流市电断电、蓄电池故障、功率模块及监控单元故障条件下的针对性控制机制，按照优先确保可靠性再考虑节能的思路确保系统的稳定可靠运行。