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)覆蓋范圍擴大，原有的機房建站模式在站點選擇，建設速度，投資等各方面不能夠適應網(wǎng)絡建設的要求。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)達國家的建站經驗，超過50%的站點選用戶外建站方式。從我國的實際情況看，戶外產品的應用方興未艾，目前在移動通信網(wǎng)主要應用于偏遠地區(qū)的邊際網(wǎng)，并開始向城區(qū)發(fā)展。在固網(wǎng)建設方面，隨著寬帶建設的提速，以光進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。

　　為了進一步實施節(jié)能增效，降低企業(yè)運營成本，需要對戶外建站方式的能耗情況及節(jié)能問題進行專門研究。艾默生網(wǎng)絡能源作為全球網(wǎng)絡能源市場的領導者，在戶外產品方面有超過百年的技術積累和應用經驗，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品供應商。本文根據(jù)國內市場的實際情況，淺談一下戶外產品的節(jié)能問題及相關技術。

　　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，對降低運營成本有直接作用。節(jié)地可以減少站點建設的投入。節(jié)材可以降低材料耗費。這幾個方面也是相輔相成的，比如設備占地面積小，相應的會降低建站材料的耗費。此外，戶外電源直接應用在戶外，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的標準。

　　三 節(jié)能減排相關技術與解決方案

　　1． 節(jié)能技術

　　戶外電源節(jié)能可以直接降低站點運營成本。此外，戶外電源多應用于偏遠站點，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降低線路損耗，保證供電質量也有明顯意義。戶外電源的能耗主要產生于兩個方面，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。

　　針對電源部分的損耗，戶外電源的工作模式和室內電源是一樣的，正常情況下為均流工作模式。市電正常時模塊負載率較低，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根據(jù)系統(tǒng)負載狀態(tài)，動態(tài)調整工作模塊數(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)的效率在整個負載范圍內基本保持不變，有效的降低了電源系統(tǒng)在低負載條件下的能耗。另一方面，對于戶外電源來說，電源系統(tǒng)效率提高會降低設備倉的發(fā)熱量，降低設備倉的溫度。

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，通過實施熱量控制，保證柜內設備的正常工作。其功能等同于室內站點的空調系統(tǒng)，因此環(huán)境控制單元直接影響設備的可靠性及能耗。正如機房中空調系統(tǒng)一樣，戶外電源的環(huán)境控制單元本身也會帶來一定的能耗。通過先進的技術和設計，在保證設備可靠性的前提下降低環(huán)境控制單元的能耗，對降低站點的運營成本有實際意義。

　　降低換熱單元能耗，首先要求機柜的良好密封，良好的機柜密封和隔熱性能一方面可以提高設備的防護能力，另外可以提高環(huán)境控制單元的效率，從而降低機柜環(huán)境控制單元的能耗。對于戶外電源來講，柜內熱量的散發(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扇風量。風扇是環(huán)境控制單元的主要耗能部件，風扇的風量與能耗有直接的對應關系，如圖2所示，風扇通過調速改變風量，風扇轉速與耗能呈現(xiàn)二次曲線的特征，在轉速低于額定轉速的80%條件下，風扇的耗能處在額定能耗的60%以下。因此，風扇在大部分調速區(qū)間可以顯著降低能耗。

圖2：風扇轉速與能耗關系

　　考慮戶外電源設計條件，風扇額定風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)境溫度和設備倉的發(fā)熱量均遠低于系統(tǒng)極端條件。因此，在環(huán)境溫度較低或負載較輕時，風扇可以以較低的轉速滿足系統(tǒng)散熱的要求，同時降低換熱單元的的能耗。圖3為艾默生某型戶外產品采用換熱單元調速技術，環(huán)境溫度與換熱單元能耗的關系曲線：

圖3：換熱單元能耗與環(huán)境溫度關系