5G电源综合解决方案ppt课件.pptx

,5G电源综合解决方案,5G网络目前是各大运营商建设的重点，由于5G设备频段高，功率大、站点规模增加明显，导致电源容量需求激增，是网络建设的难点。,是否需要考虑预留容量？预留多少容量合理？,电源系统新增还是改造？改造的依据是什么？新增、改造的方案是什么？,现网站点电源容量是否满足需求？,课题导入,通过1.5个小时的学习，建设主管、区域经理将达到如下目标：,了解电源系统基本知识；,5G电源遇到的困难；,分析运用场景：独享、两家共享、后期扩容；,课程目标,解决方案，经验共享。,目录,1,CONTENTS,5G网络建设背景,2,5G网络建设对电源的影响,3,5G电源容量解决方案,Part,章 节,01,5G网络建设背景,5G网络建设背景,GSA最新统计，截至2018年7月，全球42个国家和地区规划或已经启动5G频段拍卖，67家运营商计划2018-2020年商用5G，全球5G加速推进。,韩国：已于2018年2月平昌冬奥会期间展示主要基于28GHz频段的5G服务。SK电讯、KT等各运营商均推出了相关具体计划。韩国于2018年6月完成5G网络的3.5GHz、28GHz频段拍卖,欧洲：德国电信推出了5G创新实验室计划，并公布在2020年底之前建成覆盖全国的5G网络。Vodafone：宣布将于2019年下半年正式推出的5G商用服务；Orange宣布将在2020年进行5G部署。,日本：已宣布将在2020年东京夏季奥运会前实现5G商用，2023年实现5G全国覆盖。DOCOMO：计划首先在2020年基于高频27.529.5GHz提供5G的eMBB业务；KDDI：计划将于2020年在部分地区启动5G服务。,北美：Verizon：2016年发布了针对5G的企业标准。AT&T：宣布于2016年开始面向家用宽带服务的5G测试，并计划2018年开始部署。,国外进展,5G网络建设背景,2017 政府工作报告首提5G，列当年重点任务第四大项,2018 政府工作报告再提5G，列入中国制造2025,2019 政府工作报告5G进入商用元年，5G为2019年重点任务,国家政策及运营商部署,内部标准：2018年发布5G SA（独立组网）核心网实现优化白皮书网络计划：2018年：行业客户开放5G产品测试；2019年：友好用户测试；2020年：实现商用。,内部标准：2018发布中国电信5G技术白皮书， 开展针对5G关键技术的实验室和外场测试。电信、联通分区域联合共建共享接入网局势已定网络计划：2019年：试商用，2020年：正式商用。,Part,章 节,02,5G网络建设对电源的影响,交流配电单元,通信负荷分路,直流配电单元,蓄电池保护,整流模块,整流模块,整流模块,监控模块,48VDC通信设备,蓄电池,蓄电池,交流配电箱,浪涌保护器,市电引入,移动油机,空调,照明,高频开关组合电源,交流供电系统,直流供电系统,5G电源容量解决方案,5G电源容量解决方案,独家5G外市电6kw三家5G需求18kw现网站点外市电15kw30kw集中远供线缆损耗,存量网络不断叠加，新旧电池安全并联、按需叠加、降低电池建设成本成为重大挑战。,室外柜散热问题；基站综合柜散热问题。租用机房承重无法满足电池扩容；机房空间受限无法扩容。,机房空间和散热问题,外市电不足,电池池化难题,5G网络建设对电源的影响,单频5G功耗4.4kW，热点宏站共享率高，3家共享功耗30kW。,网络演进：5G时代站点更加密集，站间距小于100米，城区三家共享会是主流趋势。,全频段叠一频5G，站点峰值功耗近8 kW,5G 站点加密，热点城区共享率超2.0,设备演进：5G射频模块功耗增加明显，存量站点叠加5G单频，峰值站点功耗近八千瓦，增加45%,非官方数据整理,5G网络建设对电源的影响,功耗增加，致使70%站点需改造，投入高，改造工期不可控,负载配电,电源电池容量,散热容量,外市电,引入市电容量不足配电总空开不足交流剩余配电不足：（扩展/更换空开）,剩余DC配电不足：（按照单个AAU需要63A空开分析）,温控剩余容量不足设备安装空间不足：（部分可扩展机柜）,电网,储能,整流,配电升压,基站,散热,电源剩余容量不足：（按照单频5G设备功耗+电池充电功率需要增加150A电源输出）备电不足：（考虑三小时备电，按照单家电池200300Ah容量计算）,根据2019年陕西全省十地市5G站点勘察汇总：1、外市电不满足占比40%；2、电池容量不满足占比91%；3、散热容量不满足占比48%；4、负载配电不满足占比95%；,5G网络建设对电源的影响,5G部署一站一柜全模块化演进，按需叠加极简、智能、高效,铁塔共建共享功耗演进和需求资源演进,234G对应现网电源、电池、机柜尽量利旧，首先进行扩容；现网电源、电池、机柜不足，考虑三家5G演进一柜收容，演进全生命周期成本最低。,5G部署演进一站一柜,450A电源4U（300A）,2组100Ah,BBU+传输 4U,BBU+传输 4U,2组100Ah,450A电源4U（150A）,2组100Ah,BBU+传输 4U,1.5kw温控,1.5+1.5kw温控,1.5+1.5kw温控,单家5G,两家5G,三家5G,5G网络建设对电源的影响,极简,高效,智能,极简智能高效,极简部署,电源刀片化设计,极简演进,全部件模块化设计,智能免改,升压免线缆改造,智能营维,全站远程营维,智能削峰免市电改造,全链高效,全供电链路节能,协同高效,0比特0瓦特,一站一柜,全刀片化,智能削峰,智能升压,电池智能混搭,高密设计，改造免加柜,一柜收容，减少投资,少改/缓改市电，平滑现金流,减少线损，提升备电可靠性,实现电池按需配置,取电高效,整流高效,温控高效,输电高效,5G电源建设目标：一站一柜,Part,章 节,03,5G电源容量解决方案,5G电源容量解决方案,2/3/4G 实测功耗5G 最大功耗,5G站点电源解决策略,1、联动节能2、升压配电3、智能锂电4、高密电源5、智能温控6、市电削峰,5G电源容量解决方案,设备功率计算,设备功耗包括2/3/4G设备、新增5G设备、传输设备等，考虑未来共建共享需求，建议远期峰值总功耗按17.4Kw考虑。,电池容量计算和电池充电功耗计算,三小时备电，对比现网电池容量，判断是否满足备电时长要求，如果不满足就新增电池容量。 智能混搭电池，实现新旧电池混用，按需叠加新电池容量， 降低电池投资成本。,5G智能电源,3U高密锂电,市电容量计算考虑多家共建共享负载需求，避免多次市电改造增加成本。如果市电可供给的电能高于负载平均功耗，但是不满足高峰时段的功率需求，建议考虑配置智能锂电池进行削峰免改市电。削峰模型配置建议参考以下计算模型：,市电容量计算,5G电源容量解决方案,场景1：宏基站周边新建多个微站或加密站，直流远供。, 远供距离：12km内为宜 功率大小：点对点方式满足单个加密站的需求，串联级联方式满足多个加密站或小微站的需求 线路电压：280V或380V直流电压制式需要选择 线经选择：不超25mm2为宜,-48V,280V/380V,280V/380V,5 3 1 2 4,远供专用铝缆,远供专用铝缆,4 2 1 3 5,5G电源容量解决方案,能源中心（小区绿地）,市电,AC 380V,850m,400m,300m,620m,安康汉滨山水上城6楼综合机房使用情况：移动(2)+电信（1）+联通（1）现网负载：7.2kw供电情况：移动直供电，电信与联通转供电,江南一品1楼综合机房使用情况：移动(3）现网负载：6.5kw供电情况：转供电,汉滨区东郡小区1号楼使用情况：移动(1）现网负载：0.89kw供电情况：转供电,东郡小区微站集中点使用情况：移动(5个BBU+17RRU）现网负载：8kw供电情况：转供电,场景2：连片新建5G宏站及微站，建立能源中心，实现微网格供电。,可选组网方式,1、星型+链型+树型组网方式2、星型+链型组网方式3、树型组网方式,本项目采用星型+树型结构组网，东郡小区的宏站及微站使用A相电，负载为8.89kw，山水上城使用B相电，负载为7.2kw，江南一品使用C相电，负载为6.5kw。,5G电源容量解决方案,用于住宅小区、商业街区、园区景区等面状覆盖场景。通过一杆多设备以及多杆分布的方式来实现一定范围内的覆盖。从集中供电传输保障点引出光电复合缆，通过光电一体箱进行分配。,新建集中供电&传输保障点,直流远供近端,光电复合缆,光电复合缆,光电复合缆,光电复合缆,光电复合缆,光电一体箱,光电一体箱,光电一体箱,光电一体箱,光电一体箱,5G设备,5G设备,5G设备,5G设备,5G设备,5G电源容量解决方案,场景3：电源容量不足场景，叠加智能高密5G电源，新旧电源并机扩容,改造难点一：开关电源容量无法扩容,改造难点二：电源配电不足,电源情况： 600A组合式开关电源 因模块不可采购，电源容量无法扩容电源容量需求: 250A容量不足，三家需要400A以上电源容量,3家5G设备空开需求 无线设备：6*100A 空开,电源并机，实现容量叠加，保护现有投资不改2/3/4G设备接线，减少负载割接工作5G智能电源支持三家5G分路计量，减少电费纠纷智能锂电，支持混搭，模块化扩容，保护现有投资电源支持运营商差异化备电需求，减少备电投资,推荐方案：5G智能电源叠加,传统方案：组合式开关电源整柜替换,整柜替换存在搬运与割接难题无法利旧原有资产，造成投资浪费,5G电源容量解决方案,场景4：市电容量不足&电源容量不足场景，叠加智能高密5G电源、锂电,改造难点一：交流容量不足,改造难点三：站点空间受限,改造难点二：电源容量不足,市电情况： 15kW市电容量，5G设备带载即掉电峰值负载: 接近20kW，无法实现交流扩容,电源容量： 300A 嵌入式电源，无法满足5G设备负载配电存在安全隐患 直流负载已满，部分接电池空开,站址空间： 站点空间不可扩容机柜空间： 电池仓：7.5U 安装1组铅酸， 设备舱：5U,市电削峰，先可用再增容，减少当期投入2.2万元电源叠加，仅5G负载割接，不影响2/3/4G业务不改2/3/4G设备接线，减少负载割接工作5G智能电源支持三家5G分路计量，减少电费纠纷,传统方案：站点整改，5G设备搬迁,寻租新站址，站点配套建设,推荐方案：“5G智能电源”叠加改造,5G电源容量解决方案,场景5：电源容量不足&空间不足场景，5G智能电源替换存量电源，叠加锂电削峰,南大街5号楼顶站,改造难点一：开关电源容量不足,电源情况： 200A嵌入式开关电源负载电流: 2家5G共享，200A已无法满足容量要求,机柜无剩余空间：总空间只有19U电源：占用9U空间，只能提供200A容量电池：2组100AH电池，占用10U空间机柜温控为热交换，夏季电池高温告警严重,改造难点二：机柜内无扩容空间,济南铁塔屋顶站,智能削峰：市电免改造，两家共建共享；高密电源：节省空间，收容通信设备；利旧电池：梯次电池和智能锂电混搭；更换机柜：部署FSU，规范建设；,传统方案：组合式开关电源整柜替换,市电增容：周期长，无法满足建站需求新增机柜：租金增加，维护费用增加,高密，4U24KW支持3家共享5G,5G智能电源,智能锂电,高密，3U100AH,推荐方案：5G智能电源搬迁改造,5G电源容量解决方案,长安区韦曲王家庄站点,公用变压器，因拉远及用电高峰导致电压下降，引起站点闪断；每天2-3次停电，停电时长13小时，电池容量衰减严重；应急发电费用高，夏季￥3000/月；,公用变压器拉远接入，市电电压145205V,电池易老化，应急发电多,低压稳定输出，锂电补缺,应急供电，费用高难管理,电源低压限流，智能锂电缓存备份,低压场景，智能电源无需应急发电，1年ROI,传统方案,智能电源低压限流，市电可用,智能锂电智能混搭，缓存补缺,创新电源方案,最高：205.6,最低：145.4,用电高峰站点闪断,场景6：公变市电不稳场景，智能电源降额不断站，智能锂电补缺口,5G电源容量解决方案,智能削峰原理,新增5G电源+智能锂电,利旧电源+智能控制器+智能锂电,5G电源容量解决方案,智能削峰方案和改造外市电方案经济性对比分析：,智能电源+智能锂电批量经济效益分析表,结论：智能削峰方案年均成本0.1991万元，小于外市电引入0.33万元年均成本。如限流时段与市电峰谷电价时段相同，收益更优。无论是5G一家、二家、三家需求年均建设成本均低于外市电年均建设成本。,5G电源容量解决方案,场景5：直流配电不足，空间受限，存量老旧电源场景,西安临潼温家镇,改造难点一：直流配电路数不足,改造难点三：护栏内没有空间新增机柜,直流配电不足： 一家5G至少需要2*100A空开,改造难点二：电源仓无法部署新电源,负载电流: 3家5G共享，400A已无法满足容量要求,推荐方案：5G智能电源叠加扩容整流和配电,利旧电源：容量叠加，利旧现网电源模块、配电模块免增机柜：充分利用原有柜剩余空间（4U）免改造：不改2/3/4G设备接线5G智能特性：电源并机、新旧电池混用等,传统方案：嵌入式开关电源整柜替换,周期长、无利旧： 电源搬迁，搬运与割接困难，周期3天成本高：搬迁老电源，新建600A大容量插框电源梯次电池笨重：需要额外电池柜,高密电源,高密锂电,电表改装到机柜内侧壁,5G电源容量解决方案,场景7：备电容量不足场景,存量电池资产巨大，存在偏流问题，无法混搭利旧电池合路方案存在单点故障，可靠性差；不支持同充同放整组替换投资高，旧电池拆装和运输成本高,西安秦岭野生动物园,梯次电池,任意混搭，利旧存量电池，模块化扩容，减少电池投资并联扩功率，最大支持32组并联，满足5G大功耗需求电池智管理，过热自恢复，减少上站智能防盗，软件防盗+震动传感器防盗,梯次电池,智能锂电,武汉市西湖区圣山休闲度假村,智能电源,电池池化，充分利用存量站点资源,推荐方案：高密锂电混搭部署，电源池化,5G电源容量解决方案,5G建设初期短时备电，智能锂电大倍率放电特性减少电池和机柜投资,5G初期网络空载，运营商青睐短时备电（1小时）,LTE + G/U,2.6GHz,2.1GHz,1.8GHz,900MHz,800MHz,700MHz,1.8+2.1GHz (+2.6GHz),C-Band,NR,LTE/NR Sub-3G,5G,LTE,G/U,Sub-1GHz,LTE + NR,4G、5G长期共存；5G初期管道空载；运营商青睐5G短时备电,5G设备典型功耗3kW，峰值功耗5kW,智能锂电方案（大倍率1C）,梯次锂电方案（0.33C）,100Ah,100Ah,100Ah,33/33A,33/33,33/33,100/100A,100Ah,单组满足一小时备电,电池成本，10500,机柜成本，4000,土建成本，500,电池成本，6000,部署时间：37天,部署时间：0.3天,电池备电要同时满足两个要求：容量满足备电时长，瞬间放电能力满足峰值功耗,5G电源容量解决方案,场景7：机柜散热容量不足场景,5G主设备热耗高，存量电源柜散热能力有限，无法支持2/3/4/5G 共部署存量电源柜温控扩容难，传统方案是新增机柜夏季设备高温告警问题严重，影响租金收入,2/3/4G 现网机柜,5G新增传统机柜,西安高新CBD站点,温控模块化，最大化机柜收容价值,3000w,1500w,新增空调，实现“1+1”,按需扩容，支持演进，保护投资智能温控，最小成本温控，节省OPEX减少高温告警，保证服务质量和租金收入,推荐方案：模块化温控机柜,5G电源容量解决方案,场景8：三家运营商5G共建共享场景（考虑未来演进能力）,推进大共享 支撑5G+2019.4.28 佟吉禄 董事长,制约因素一：开关电源容量不足,制约因素三：电池备电扩容难,制约因素二：机柜空间不足/机房散热不足,电源情况： 三家共享，电源容量需求400450A负载电流: 三家共享，负载电流接近300A配电数量: 无线设备：6 *100A；传输设备：6*32A,机柜空间： 铅酸电池/梯次电池，能量密度低，占用空间多，部分站点承重有问题；机柜散热: BBU/前传设备热耗大，机柜在夏天易发高温告警；,5G时代更要深挖共享潜力，发挥好中国铁塔的统筹共享作用，快速经济高效地建设5G基础设施。,电池扩容成本高 不可新旧混搭，全部替换，成本高企； 使用合路器，不可同充，新增电池成本高；梯次电池可靠性差: 电池并联降额严重，无法满足5G大功耗的需求；,5G电源容量解决方案,场景8解决方案：“一体化机柜+智能电源+智能锂电”整体替换,5G电源一站一柜,室外：传统机柜3家共享需5柜,室内：传统机柜3家共享需3柜,一站一柜,5G电源容量解决方案,场景9：传统插框改造场景,西安市高新软件大厦（室内）,已进行过1次300A插框改造，本次扩容需保护原有投资本期扩容，计划预留3家运营商共建共享5G能力，包含电源容量、配电能力、备电能力应运营商电费精细化要求，部署,改造难点一：改造难,为保护以往投资，需要利旧铜牌、空开和接触器等，改造方案复杂；,改造难点二：风险大、难协调,改造难点三：存在多次扩容,利旧的铜牌通流能力受限，并未扩容负载能力；5G到来，无法满足容量需求；,不断电割接风险高，工程队交付质量不可控；共享站断电割接难协调；,新旧插框电源并机,电源并机，容量升级为750A,电源并机，实现容量叠加，保护现有投资，0.41万元不改2/3/4G设备接线，减少20+根线缆的负载割接工作智能锂电，支持混搭，模块化扩容，保护现有投资2.1万5G智能电源支持三家5G分路计量，减少电费纠纷电源支持运营商差异化备电需求，减少备电投资,推荐方案：“5G智能电源”替代“插框改造”,5G电源容量解决方案,峰值低于外市电容量,无需改造，直接满足5G建设,“智能削峰”满足5G建设,谷值高于外市电容量,均值等于外市电容量,均值高于外市电容量,均值低于外市电容量,外市电“增容”满足5G建设,直流远供,5G电源容量解决方案,场景10：微站场景,用于网络补盲、疑难站址攻坚等覆盖场景，属于独立需求点。站点建设以利旧路灯杆、水泥杆、交通杆等为主。微站配套宝方案：1、就近取交流电；2、内含电池，可以备电；3、可以集成室外型FSU；4、支持交流设备或直流设备。,5G电源容量解决方案,属于旁路式UPS，有市电的情况下，市电直通到设备。同时给电池充电；当市电掉电或电压较低（90V时），启动逆变。由电池逆变成交流输出。相对于传统UPS，最大特点是，有市电时效率比较高，不必AC转DC，DC再逆变成AC输出。,单相市电 输入,配套宝电气原理图,微站配套宝工作原理,市电输入（AC）,微站配套宝,微站设备（AC/DC）,输入统一为交流输入，可直接接入市电， 供电方便；输出支持交流设备、直流设备，适应性好；标配20AH电池，具有供电保障。功能集成齐全，便于快速部署；集成ODF功能，提供一站式解决方案。,5G电源容量解决方案,采用19寸标准机柜，考虑到通用性，机柜内部空间需满足安装2KVA UPS 1只，外置式充电箱1只，48V/150AH铁锂电池2组（24V/150AH铁锂电池4只），BMS电池管理系统2只。机柜采用下进风，顶部风扇强排风的温控措施，配置35度风扇启动温控器。,部分微站采用“灯杆市电+UPS+梯次锂电池”的方案，UPS及后备锂电池主要解决市政灯杆供电白天关断后的供电。,场景11：间断性供电场景，UPS+梯次锂电池。,5G电源容量解决方案,由若干个电池模块和电池管理系统组成，电池模块与电池管理系统可放置于一个单独的机械电气单元内，也可分立放置。电池组的基本结构如下图所示，功能上，电池组包括两部分：电池模块和电池管理系统，其中电池模块由一个或多个电池组合而成。,主要用于对蓄电池充电过程和放电过程进行管理，提高蓄电池使用寿命，并为用户提供相关信息的电路系统的总称，一般由监测、保护电路、电气、通讯接口、热管理装置等组成。BMS应能实现对单体电池的监测和管理。,电池管理系统,电池组,梯次电池组成,5G电源容量解决方案,新的磷酸铁锂动力电池，标准充电（5小时率）使用，可达到2000次。同质量的铅酸电池是“新半年、旧半年、维护维护又半年”，最多也就3年时间，而梯次铁锂电池循环寿命在200300次。,磷酸铁锂电热峰值可达350500，工作温度范围宽广（-2055）。铅酸电池稳定工作的稳定是2528，温度升高会损坏电池，降低电池使用寿命。,高能量密度,磷酸铁锂电池产品实际比容量可超过130Wh/Kg（0.2C, 25C）；体积能量比为210Wh/L；铅酸电池产品实际比容量为3237Wh/Kg（0.2C, 25C）；体积能量比为70Wh/L,大电流充放电,磷酸铁锂电池可大电流2C快速充放电，起动电流可达5C以上。铅酸电池现在无此性能。所以磷酸铁锂电池充电时间短耗电少。,体积小、重量轻,同等容量的铁锂动力电池的体积比铅酸电池少1/3-1/4，重量减少1/2-1/3；,长寿命,耐高温,5G电源容量解决方案,项目名称：榆阳神木佳高速安崖房家崖北三管铁塔需求功耗：约合1200W电池供给时间：2天,场景12：新建站无法解决市电，光伏独立供电系统。,太阳能电池总功率S=48X（25X48+24X3X25）34.32X0.9=10000 W,如选用260W组件，计算值为38.5块，实际配置需要40块，即10400W。,S=U（IT+24NI）/NH 上式中： S：太阳能电池功率 U：系统输出电压 （取值48V） I：负载电流 （取值25A） T：蓄电池持续供电时间 （取值48小时） N：补足蓄电池极限能耗时间(天） （取值3天） H：当地日平均有效日照时间 （榆林取值4.32） ：控制系统效率 (取0.9系数 ),太阳能配置设计方案,BC=QLNLTO/CC QL为负载日平均耗电量,为工作电流乘以日工作小时数 NL为最长连续阴雨天数 TO为温度修正系数,一般在0以上取1,-10以上取1.1,-10以下取1.2 CC为蓄电池放电深度，一般取0.40.7 蓄电池容量BC=25*24*2*1.20.7=2057Ah,5G电源容量解决方案,参考单体蓄电池的容量，选择蓄电池为DC 2000Ah/48V（1000Ah/2V单体48块,24块串联2组并联）。,蓄电池配置设计方案,投资分析单站投资回收期分析根据上表分析：太阳能供电系统运行6年可收回成本；按照一般设计寿命20年考虑，可节省14年电费约13.3万元。,总结回顾,由于5G在2020年以前以存量站点叠加为主，后期逐渐向杆站过渡做深覆盖，因而5G电源部署，要充分考虑现网站点电源的扩容和改造场景，最大限度地利旧现网资源，简化部署流程，降低能源投入。 同时，针对杆站数量将快速增加的新趋势，5G电源要有低成本、高效率、免占地和少工勘的配套方案，方便极简快速部署，为5G网络的快速覆盖保驾护航。 基于5G应用场景、网络架构、设备演进、业务发展以及客户需求，5G电源具有以下几个显著的发展趋势：取电多样化、供电升压化、配电精细化和智能营维化。,解决5G能源问题，需要新思维新方法,谢谢大家,THANK YOU FOR YOUR ATTENTION,李星,15529599909,http:/_oa/,