5G已经开始商用部署。在5G部署的早期，功耗是各方都在努力应对的挑战。例如，在上个月的轨道交通展上，地铁行业介绍，目前在地铁线路上部署5G基站，5G试点设备单一系统功耗与4G相比，高达2.5倍到4倍，对电力设备和配套设施的影响，需要新的独立配电柜， 确保电力负荷的平衡。
近日，一位运营商对5G电源材料的分析表明，一方面，5G BBU相比4G设备功率倍增器，另一方面，BBU集中式机柜，即CRAN机柜，可以放置5~10个BBU，单机柜最大功率超过10kV，电源、散热都是一个很大的挑战。
即使考虑到RF模块放大器等技术改进，随着库存站点发展到5G，站点功率也将成倍增加。
通信机房基础设施的重建，不仅有5G CRAN，还有传输OTN、路由器设备功率倍增器，ICT设备混合部署也造成了局部热点，能耗非常大，这些都是机房供电和散热的挑战。现有的-48V直流供电系统，供电半径小，容量小，不能满足高功率密度设备的部署。
因此，在5G时代，随着基础设施的重构，电源结构也需要改变，可以过渡到主电源，主要是220V为主。
5G基站有三种供电方案，一种是CU/DU，AAU通用基站电源系统，另一种是CU/DU使用基站电源系统，AAU使用5G智能电源，第三种是CU/DU，AAU通用户外机柜电源系统，这就要求运营商构建一个带有电源和空调的新型户外机柜。
标准化势在必行
5G网络由于高带宽、高流量、高发射功率，导致每站能耗急剧增加。并且由于单个设备的功率密度和绝对能耗的增加，出现了局部热点。这些问题对传统的供电系统和制冷提出了严峻的挑战。对此，业界提出了多种解决方案和产品，需要进一步规范化和标准化。
国际电信联盟（ITU）和中国通信标准化协会（CCSA）等标准化机构开展了促进标准化的研究，国际电联在中国、法国电信和华为技术有限公司共同提出了5G网络可持续供电方案。在CCSA，中国信息通信研究院领导了5G基站供电和制冷技术的研究。
ITU-T L.1210"5G网络可持续供电计划"标准由中国信息通信研究院和华为共同牵头。在中国，中国通信标准化协会（CCSA）SR287-2020《5G基站供电与制冷技术研究》。基于上述国际标准和协会研究报告的工作，中国通信研究院从电源、空调、电池、机柜等方面对5G供电和制冷进行了总体布局，并与业内运营企业和供应商联合在2019年12月CCSA TC4第35次全体会议上提出了5G供电与环境基础设施系列标准， 分别为："5G电源和环境基础设施第1部分一般规则"，"5G电源和环境基础设施第2部分"。室外自冷却刀片电源系统，5G电源和环境基础设施第3部分多输入多输出集成能源柜和5G电源和环境基础设施第4部分室内机架温度控制系统。
此外，该系列标准中国还计划有升压电源部分标准、储能系统部分标准、机柜液冷部分标准和边缘室标准，并立即紧跟行业发展和需求，扩大和调整这一系列标准的内容。
随着5G网络的大规模商用，5G基站甚至配套的各类机房（包括边缘数据中心）和数据中心将逐步升级，从而带来更大的能耗挑战。从设备开发和能效的角度出发，建议采用更高效的硬件模块和材料，从不同专业所含的不同设备和组件的不同层次进一步提高设备效率。同时，建议运营者积极推进节能技术的试点示范和应用，努力提高各类在线运行的设备和系统的能效。同时，产业、研发应共同努力，加大投入，推动研究更高效的网络架构，进一步提高整体能效。此外，应优先考虑绿色能源和天然冷能源，以改变能源使用模式，减少对环境的影响，促进绿色可持续发展。
5G网络的整体架构和挑战
众所周知，5G的三大服务主要包括容量增强、海量终端接入和超高可靠性超低时延通信。其中，增强型移动宽带可实现3D/超高清视频、高清语音和云办公;超高可靠性、低延迟通信可实现工业自动化、自动驾驶、高可靠性应用和移动医疗。
图像
图1：5G三大业务
熊勇介绍，5G网络的整体框架主要由UE传输，由站点接收，然后传输到三级DC，实现计算、存储和组网基础设施建设。
图2：5G网络的整体框架
熊勇指出，更高的频段和增加的数据流量导致站点数量激增。据统计，DC房间、宏站和小型蜂窝站点的数量持续增长，尤其是小型蜂窝站点。与此同时，5G网络对能源的需求正朝着不同的方向发展。其中，直流机房数量增加，需要更可靠、更高效的供电解决方案;5G基站设备耗电量大幅增加，给供电带来更多挑战;小蜂窝网站爆炸了，有棍棒和壁挂。
5G网络能源的整体框架主要由直流机房、宏站和独立的AAU/微站组成。它们所适用的产品和系统各不相同。直流房主推高压直流和直供供电方案，可靠、高效，TCO低，节省供电设备投资高达40%，节电高达10%。其次，主推站宏观站扩容，有利于老旧电池模块和电池，节约投资;建议使用高密度、大功率嵌入式电源和智能锂电池，以节省空间并提高效率。独立AAU/微站是主推PAD供电和电池方案，自冷散热提高可靠性，上极塔减少线路损耗，提高效率，智能供电节省运营成本。
图3：5G网络能源整体框架
5G电源解决方案
专注于客户的核心价值观，即高可靠性，低TCO，良好且高性价比，是首选的5G电源解决方案。高效、智能、平稳的扩展是衡量5G电源首选解决方案的指标。那么，如何才能达到这三个标准呢？
熊勇指出，通过提高电源转换效率，减少高压电源损耗，增加粗线径，缩短供电线路，减少线路损耗和高效维护，可以提高效率，从而节省人力。
5G核心机房（中央直流、区域直流），可使用大型汇聚机房。主流厂商5G核心机房设备（服务器、路由、交换等）、汇聚机房设备（OTN、PTN等）均可支持高压直流供电。
图4：由高压直流供电的5G区域直流房间的照片
智能化可实现智能故障高峰，解决电力短缺，节省投资。通过功率监控，设置市电容量，利用电池平衡供电，补充峰值功率差，不仅可以减少市电的转换，节省投资，还可以节省协调时间，实现5G的快速部署。
例如，在贵州5G电源智能切割高峰试验站，贵州铁塔针对5G高功率需求带来的外部电力转换问题，2019年5月至6月选择室内和室外两个典型方案进行电力改造，通过现场供电扩容改造，智能调峰方案智能调度， 快速高效的低成本解决方案解决了5G站点电力容量短缺的瓶颈，最后以室外站点核算，智能调峰的总成本仅为电改成本的1/4，经济效益明显。
图5：5G电源智能调峰测试站（贵州）
此外，智能锂电可实现智能助推、智能共享和智能防盗;智能监控解决多能源、多业务管理，统一管理和调度，最大限度地节约能源，节约用电成本，实现智能共享，计量各类业务的电电比，可设置按需业务断电;提供电源按需、供电和AAU或无线管理后台通信，实时掌握无线设备输入电压和功率要求，调整电源电压和功率，降低损耗，实现智能协同状态。
电源的平稳扩展可以保护现有投资，减少对现有网络设备供电的影响;使用电池共享，实现智能并联使用，保护现有电池;以配电扩容满足5G需求。
在现有的2G/3G/4G网络物理站点上部署5G通信设备并扩展供电设施。
图6：常用站点电源扩展关键点
5G共站供电方案的核心原则是关注客户的核心价值，即省（综合成本最低）、速度快（改造周期最短）、易行（最容易实现）、少（对当前网络影响最小）。
图7：公共站点供电的总体建议
目前，中兴通讯电源主要包括核心机房、传输机房、数据中心电源，用于宏碁基站供电的室内电源、室外电源、嵌入式电源，以及用于微站和小容量站点供电的Pad电源和壁挂式电源系列。以下是中兴通讯在演示中提供的一些相关电源选项。
图8：室内600A电源系统主机代管方案
图9：室外联站供电方案：新供电系统
图10：室外公共场所供电方案：旧现有机柜
5G电源部分产品介绍
1. 中央房间
中央机房主要由高压直流输电和48伏直流输电供电。其中，高压直流输电是电源的发展趋势，主要取决于直流机房主要设备对供电的要求。中兴通讯分立电源ZXDU88 S402广泛应用于国内移动、电信和联通，年出货量超过1000台。
图11：中兴通讯分立式电源ZXDU88 S402
2. 室外微量/独立AAU（RRU）
室外微站/独立AAU（RRU）场景通常用于城市灯杆站，屋顶宏观站，拉远站，AAU分散部署，高铁，高速公路和隧道站。PadPower解决方案的核心价值如下。
户外：零占地面积，更灵活，快速，低成本部署;
全自冷：可靠性更高，产品效率更高;
全效率：系统效率高达97%，供电系统更靠近电力设备，线损更小;
更智能：无需计量，免维护，快速部署，节省运营成本。
3.电池：智能锂电池
智能锂电池带供电系统，恒输出57VDC电压，提升远距离;在相同的距离下可以减少线路损耗，同时直接与现有网络电池混合，以保护现有投资。
智能并联无需外部协调道路机，可靠性更高，投资成本更低，且新旧锂电池混合，配套批量投资，节省初期投资。此外，智能锂电池只有在自动离线锁定（被盗）时才能解锁，并且可以通过内置GPS跟踪进行解锁，以确定电池的位置。因此，智能锂电池可以同时实现智能升压，智能混合和智能防盗。
图12：智能锂电池
一、UPS不间断电源——连续断电工艺
在断电时，对于双电源设备，可以使用断电方式;但是，当遇到单个电源时，并且设备非常重要，它不允许中断切断，通常需要连续的切断过程。
UPS 不间断电源 - 连续切断
参考步骤：
1、全新UPS新系统、新系统调试及电池容量测试完成。
2、放好临时电缆，从新的UPS输出网线到插头电源头柜和旧的输入网旁路开关，确认没有错误，将电缆供电。
3、测试电源是否正常后，关闭旧的UPS系统逆变器，确认旧的UPS工作在旁路模式，当旧的UPS系统电源与新的UPS系统电源同源时（输出均来自新的UPS系统）。
4、关闭新的UPS主路输出，测试头柜主路备用打开上下电压，核相运行（测量主侧备用开关上下桩头电压差，原理小于1V），确认后可与主侧备用开关组合，进行电流确认，再断开主侧一次开关。
5、取出旧UPS到主路电缆的柜台。
6、采用同样的方法，切断备用电源。
7、切断完毕后，取出临时电缆和旧电缆。
8、做好空开和电缆打标。
注：考虑到UPS系统之间的电池配置不同，考虑到UPS系统中电池续换周期短，一般来说，UPS更新与电池更新同步，因此UPS切割过程一般不考虑电池切割程序。
二、切割的基本原则
1. 网络安全原则
在线电力系统切割工程必须保证网络设备的安全运行，以整个网络安全顺利为原则，任何对通信网络安全运行的威胁，都必须无条件终止。
2.设备无故障原则
在线电力系统切断工程实施前和实施期间，要确保新旧设备完好无损，如果出现任何可能危及供电安全的因素，必须无条件终止，直到修复后再进行。
3. 低业务风险原则
在企业不允许中断供电的前提下，应采用线路上连续断电的切断方案，否则应采用断电的切断方案;
工程切割时间应避免业务高峰期，大切割安排在夜间;
项目截止日期应避免重大节日的网络调整和版本升级时间、重大通信保障任务期等专业安排;
4.合格施工人员的原则
实施在线电力系统切割项目的工程师必须精通电力设备操作和工程施工操作，熟悉通信电力系统切割过程，并牢记应急计划。
进行切割的施工队必须具有相应工程等级资质的施工证书;
5.保持全部门监督的原则
维修部门在切割过程中应安排专人对整个过程进行监督，协助设计切割项目勘察，审核切割计划和应急计划，监督切割的实施。
6.在部门内保持"一票否决"的原则
在切割工程过程中，维修部门有权对切割工作行使"一票否决权"，并因发现的重大方案缺陷和重大施工安全隐患而终止切割工程。
三、UPS不间断断电准备就绪
1、全新UPS系统完成调试，电池满容量测试，监控到位。
2、提前铺设电缆，并粘贴标准电缆标签;使用临时电缆时，必须选择合适的电缆直径，可靠地连接并清楚地识别
3、根据原电力设备电缆布线位置，写电缆编号标记，保证电缆拆卸过程不会乱进行。
4、确认所有双电源设备主备用电源模块工作正常，且主备用电源分离。
5、提前发布切割项目公告。
6、确认相关专业人员做好相关业务的数据备份工作，并已制定应急预案。
7、消防器材、安全器材准备就绪。
8.正确佩戴和使用个人防护装备，不要携带任何金属物品，并取下可能导致不安全的随身配件（手表，戴在脖子上的工作板等）。