開關電源節(jié)能原理及現(xiàn)網(wǎng)設備節(jié)能改造

1 節(jié)能意義及運營商的壓力

近年來，環(huán)境問題越來越受到大家的重視，世界經(jīng)濟論壇《2007年全球風險報告》中指出：氣候變化將成為21世紀全球面臨的最嚴重挑戰(zhàn)之一。中國政府在節(jié)能減排上有明確的規(guī)劃，要求“十一五”期間，單位國內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%，主要污染物排放總量減少10%。通訊行業(yè)同樣面臨著嚴峻的節(jié)能減排壓力，各運營商近幾年來越來越關注設備的節(jié)能，并且把節(jié)能作為重要的戰(zhàn)略任務來抓。在這個背景下，對于開關電源，同樣提出了極高的節(jié)能要求，紛紛尋找節(jié)能的產(chǎn)品和現(xiàn)網(wǎng)設備的節(jié)能改造方法。

2 開關電源節(jié)能的原理

電源的節(jié)能有兩個方法，第一個最直接的節(jié)能方式是提升整流器效率。從開關電源的出現(xiàn)到現(xiàn)在，一直都是所有電源人努力的方向，從最初的80%提升到現(xiàn)在的90%以上，近一年多，已經(jīng)出現(xiàn)96%以上效率的整流器。相信隨著器件成本的下降和技術進一步成熟，不久將得到規(guī)模應用。效率提升如圖1所示。

圖1 整流器效率提升

開關電源節(jié)能的另一個方法是，在整流器效率曲線固定的情況下，通過模塊的休眠提升系統(tǒng)實際的工作效率。以50A模塊為例，負載10A時，效率為87%-88%，負載40A時，效率超過93%，這兩者之間能耗節(jié)省超過5%。其原理如圖2所示。

圖2 電源負載-效率曲線

整流器休眠的實現(xiàn)方法是：通過監(jiān)控單元，自動檢測負載電流大小，根據(jù)需要開啟整流模塊，讓另外的模塊進行休眠，從而實現(xiàn)節(jié)能。 其過程如圖3所示。

圖3 模塊休眠節(jié)能原理圖

3 現(xiàn)網(wǎng)設備節(jié)能改造的建議

開關電源休眠節(jié)能的方法最近兩年才開始使用，對于三大電信運營商幾十萬套現(xiàn)網(wǎng)老設備并不具備這個功能。是否進行節(jié)能改造和以什么原則進行改造是大家關心的問題，我們的建議是成本回收和社會效益相結合的原則進行改造。以配置200A(4個50A模塊)的開關電源為例進行分析，數(shù)據(jù)如表1。設備改造成本為1000元/站點，電費0.9元/kWh。

表1 不同負載率下的節(jié)能數(shù)據(jù)

從表1可知，負載率小于25%的站點非常具有改造的價值，大約1年左右就能收回成本，且節(jié)能效果非常明顯;負載率25%～40%的站點可以根據(jù)情況選擇改造，一般需要2年左右才能收回成本，在資金比較充裕的情況下可以進行，畢竟有社會效益; 負載率40%以上的站點不建議改造，因為節(jié)能效果比較小，成本回收期非常長。

4 現(xiàn)網(wǎng)設備節(jié)能改造案例

中興通訊從2008年5月～2010年3月近2年的時間，先后對國內(nèi)三大電信運營商十幾個省份的兩萬多個站點進行了模塊休眠節(jié)能改造。從改造后測試的數(shù)據(jù)分析，實際節(jié)能效果同理論計算基本吻合。以云南某運營商5個站點的節(jié)能改造為例進行說明，如表2所示。

表2 云南某運營商5個站點節(jié)能測試數(shù)據(jù)

從以上理論分析數(shù)據(jù)和云南實際改造的數(shù)據(jù)綜合分析看，對于現(xiàn)網(wǎng)負載率小于40%的站點具備較好的改造前景，改造后節(jié)能效果明顯。中興通訊在對運營商的節(jié)能改造過程中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)網(wǎng)電源設備在電網(wǎng)正常時的負載率分布如表3所示。

表3 不同負載率的基站站點比例

負載率20%以下20%～40%40%以上

站點所占比例25%50%25%

從表3可以看出，負載率40%以下的站點占比達到75%，因此節(jié)能改造的應用前景非常大。截至2009年底，三大運營商現(xiàn)網(wǎng)基站累計數(shù)近70萬個，有改造意義的站點有50萬套，即使每個站點改造后每天節(jié)能2kWh，50萬基站每天可以節(jié)省電能100萬kWh，每年節(jié)電3.65億kWh，具備很高的經(jīng)濟價值和社會效益。