戶外電源節(jié)能減排及艾默生新一代戶外電源解決方案

　　一 前言

　　隨著通信網(wǎng)覆蓋范圍擴(kuò)大，原有的機(jī)房建站模式在站點(diǎn)選擇，建設(shè)速度，投資等各方面不能夠適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的要求。戶外建站方式越來越多的被廣大用戶接受，用量逐漸增多。根據(jù)北美，歐盟等發(fā)達(dá)國家的建站經(jīng)驗(yàn)，超過50%的站點(diǎn)選用戶外建站方式。從我國的實(shí)際情況看，戶外產(chǎn)品的應(yīng)用方興未艾，目前在移動(dòng)通信網(wǎng)主要應(yīng)用于偏遠(yuǎn)地區(qū)的邊際網(wǎng)，并開始向城區(qū)發(fā)展。在固網(wǎng)建設(shè)方面，隨著寬帶建設(shè)的提速，以光進(jìn)銅退為主要方向的接入網(wǎng)下移改造，也出現(xiàn)了大量的戶外柜需求。

　　為了進(jìn)一步實(shí)施節(jié)能增效，降低企業(yè)運(yùn)營(yíng)成本，需要對(duì)戶外建站方式的能耗情況及節(jié)能問題進(jìn)行專門研究。艾默生網(wǎng)絡(luò)能源作為全球網(wǎng)絡(luò)能源市場(chǎng)的領(lǐng)導(dǎo)者，在戶外產(chǎn)品方面有超過百年的技術(shù)積累和應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，下屬的歐洲公司（原德國Knurr公司）及北美公司（原Marconi北美）均為全球頂尖的戶外產(chǎn)品供應(yīng)商。本文根據(jù)國內(nèi)市場(chǎng)的實(shí)際情況，淺談一下戶外產(chǎn)品的節(jié)能問題及相關(guān)技術(shù)。

　　二 戶外電源的節(jié)能減排

　　具體來說，節(jié)能減排包括節(jié)能，節(jié)地，節(jié)材，環(huán)保等諸多方面。節(jié)能可以降低能耗，對(duì)降低運(yùn)營(yíng)成本有直接作用。節(jié)地可以減少站點(diǎn)建設(shè)的投入。節(jié)材可以降低材料耗費(fèi)。這幾個(gè)方面也是相輔相成的，比如設(shè)備占地面積小，相應(yīng)的會(huì)降低建站材料的耗費(fèi)。此外，戶外電源直接應(yīng)用在戶外，甚至有一些直接安裝在居民區(qū)，因此，要更加重視環(huán)保的要求，比如電磁輻射，音頻燥聲，材料污染等都需要滿足相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)。

　　三 節(jié)能減排相關(guān)技術(shù)與解決方案

　　1． 節(jié)能技術(shù)

　　戶外電源節(jié)能可以直接降低站點(diǎn)運(yùn)營(yíng)成本。此外，戶外電源多應(yīng)用于偏遠(yuǎn)站點(diǎn)，供電條件較差，配電變壓器容量較小，配電線路損耗大。因此，戶外電源本身能耗的降低對(duì)降低線路損耗，保證供電質(zhì)量也有明顯意義。戶外電源的能耗主要產(chǎn)生于兩個(gè)方面，電源部分和環(huán)境控制單元，因此節(jié)能主要從兩方面入手解決。

　　針對(duì)電源部分的損耗，戶外電源的工作模式和室內(nèi)電源是一樣的，正常情況下為均流工作模式。市電正常時(shí)模塊負(fù)載率較低，電源系統(tǒng)大多數(shù)沒有工作在系統(tǒng)最佳效率區(qū)間，因此可以采用電源模塊休眠技術(shù)根據(jù)系統(tǒng)負(fù)載狀態(tài)，動(dòng)態(tài)調(diào)整工作模塊數(shù)量，使系統(tǒng)始終工作在最佳效率區(qū)間，從而降低系統(tǒng)的能耗。圖1表示了電源系統(tǒng)在普通工作模式下和節(jié)能模式下的系統(tǒng)典型效率比較。從圖1可看出，采用休眠節(jié)能模式，電源系統(tǒng)的效率在整個(gè)負(fù)載范圍內(nèi)基本保持不變，有效的降低了電源系統(tǒng)在低負(fù)載條件下的能耗。另一方面，對(duì)于戶外電源來說，電源系統(tǒng)效率提高會(huì)降低設(shè)備倉的發(fā)熱量，降低設(shè)備倉的溫度。

圖1：戶外電源普通模式與休眠模式的系統(tǒng)效率比較

　　與室內(nèi)電源相比，戶外電源具有自身的環(huán)境控制單元，環(huán)境控制單元根據(jù)外界環(huán)境溫度和自身發(fā)熱量的情況，通過實(shí)施熱量控制，保證柜內(nèi)設(shè)備的正常工作。其功能等同于室內(nèi)站點(diǎn)的空調(diào)系統(tǒng)，因此環(huán)境控制單元直接影響設(shè)備的可靠性及能耗。正如機(jī)房中空調(diào)系統(tǒng)一樣，戶外電源的環(huán)境控制單元本身也會(huì)帶來一定的能耗。通過先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)計(jì)，在保證設(shè)備可靠性的前提下降低環(huán)境控制單元的能耗，對(duì)降低站點(diǎn)的運(yùn)營(yíng)成本有實(shí)際意義。

　　降低換熱單元能耗，首先要求機(jī)柜的良好密封，良好的機(jī)柜密封和隔熱性能一方面可以提高設(shè)備的防護(hù)能力，另外可以提高環(huán)境控制單元的效率，從而降低機(jī)柜環(huán)境控制單元的能耗。對(duì)于戶外電源來講，柜內(nèi)熱量的散發(fā)主要通過冷熱空氣之間的熱交換將熱量帶走。換熱單元的換熱量決定于選擇的熱交換器及風(fēng)扇風(fēng)量。風(fēng)扇是環(huán)境控制單元的主要耗能部件，風(fēng)扇的風(fēng)量與能耗有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系，如圖2所示，風(fēng)扇通過調(diào)速改變風(fēng)量，風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與耗能呈現(xiàn)二次曲線的特征，在轉(zhuǎn)速低于額定轉(zhuǎn)速的80%條件下，風(fēng)扇的耗能處在額定能耗的60%以下。因此，風(fēng)扇在大部分調(diào)速區(qū)間可以顯著降低能耗。

圖2：風(fēng)扇轉(zhuǎn)速與能耗關(guān)系

　　考慮戶外電源設(shè)計(jì)條件，風(fēng)扇額定風(fēng)量的選擇是按照系統(tǒng)最極端工作條件考慮的。然而戶外電源在大多數(shù)條件下，環(huán)境溫度和設(shè)備倉的發(fā)熱量均遠(yuǎn)低于系統(tǒng)極端條件。因此，在環(huán)境溫度較低或負(fù)載較輕時(shí)，風(fēng)扇可以以較低的轉(zhuǎn)速滿足系統(tǒng)散熱的要求，同時(shí)降低換熱單元的的能耗。圖3為艾默生某型戶外產(chǎn)品采用換熱單元調(diào)速技術(shù)，環(huán)境溫度與換熱單元能耗的關(guān)系曲線：

圖3：換熱單元能耗與環(huán)境溫度關(guān)系