共建共享模式下接入機房-48 V直流供電系統(tǒng)建設(shè)方案

林健明，陳啟章，楊 杰

（江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

自2008年工信部發(fā)布235號文件[1]要求運營商共建共享通信基礎(chǔ)設(shè)施以來，出現(xiàn)了多種共建共享模式。其中，一種為第三方單位進行通信基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，各大運營商進行通信基礎(chǔ)設(shè)施租用的建設(shè)模式。該建設(shè)模式通常是在新設(shè)立的自貿(mào)區(qū)內(nèi)實施。此條件下，接入機房的通信設(shè)備用電需求難以明確，-48 V直流供電系統(tǒng)的建設(shè)存在巨大困難。一方面要考慮滿足機房后期用電發(fā)展，一方面要盡可能避免前期建設(shè)的成本浪費。因此，分期建設(shè)成為解決此問題的關(guān)鍵。本文通過對比-48 V直流供電系統(tǒng)的設(shè)備選型，提出分期建設(shè)的方案，探討如何在滿足接入機房通信設(shè)備用電需求的同時，提高建設(shè)期的投資收益。

1 共建共享模式下接入機房建設(shè)困境

自通信基礎(chǔ)設(shè)施共建共享模式提出以來，不同應(yīng)用場景下涌現(xiàn)了不同的建設(shè)模式，如運營商主/從模式、運營商聯(lián)合模式、第三方所有權(quán)模式、運營商獨立第三方模式、政府與運營商聯(lián)合所有權(quán)模式等[2]。以廣東某自貿(mào)區(qū)為例，園區(qū)內(nèi)的通信基礎(chǔ)設(shè)施由政府部門設(shè)立的第三方單位負(fù)責(zé)建設(shè)，并租用給各大運營商，屬于第三方所有權(quán)模式。此共建共享模式下，接入機房的建設(shè)面臨以下問題。

（1）前期和后期用電差異大，需求增長速度難以評估。初期，園區(qū)內(nèi)的地塊出讓和建設(shè)進程緩慢，樓盤內(nèi)人員的入住率不高，增長緩慢，初期通信用電需求小。但是，自貿(mào)區(qū)得益于諸多政策優(yōu)惠和國家發(fā)展支持，業(yè)務(wù)增長迅速，后期的用電需求非常大。

（2）初期建設(shè)投資大，回收周期長。第三方單位在初期投入資金建設(shè)滿足三大運營商使用需求的通信機房，但建成后由于初期業(yè)務(wù)量少、運營商機架租用數(shù)量少，第三方單位的租金收入小，建設(shè)成本回收緩慢，面臨著初期資金投入大的問題。

（3）各運營商用電需求難以明確。由于整個自貿(mào)區(qū)都在建設(shè)初期階段，運營商對每個樓盤的定位和預(yù)期都有所不同，接入機房的用電需求難以明確。

為有效解決以上問題，提出了一種-48 V直流供電系統(tǒng)的設(shè)備選型和分期建設(shè)方式，以權(quán)衡建設(shè)期的資金投入。

2 -48V直流供電系統(tǒng)設(shè)備選型原則

-48 V直流供電系統(tǒng)包含開關(guān)電源系統(tǒng)和鉛酸蓄電池組，其配置需遵循相關(guān)國家規(guī)范，并根據(jù)實際情況進行調(diào)整。

2.1 開關(guān)電源系統(tǒng)設(shè)備選型原則

目前，市面上常用的-48 V開關(guān)電源系統(tǒng)主要有600 A組合式開關(guān)電源系統(tǒng)、1 000 A分立式開關(guān)電源系統(tǒng)和2 000 A分立式開關(guān)電源系統(tǒng)，而其他容量的開關(guān)電源系統(tǒng)一般是在此基礎(chǔ)上進行配置的改動。本文僅考慮此3種開關(guān)電源系統(tǒng)的選擇。其中，開關(guān)電源系統(tǒng)的整流模塊可熱插拔，擴容方便，為節(jié)省一次性投資，應(yīng)按需配置。

2.2 鉛酸蓄電池組設(shè)備選型原則

本文的鉛酸蓄電池組的選型遵循以下幾個原則。

（1）根據(jù)各運營商機房建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合目前自貿(mào)區(qū)內(nèi)接入機房外電現(xiàn)狀普遍為一類市電，具有大樓的柴油發(fā)電機組保障，對蓄電池組后備保證時間要求為3小時。另外，2 V單體的蓄電池組使用壽命為7年以上。若評估5～6年內(nèi)設(shè)備用電需求仍達不到運營商的需求，建議蓄電池組分期建設(shè)。

（2）根據(jù)GB 51194-2016通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計規(guī)范[3]、YDT 5040-2005通信電源設(shè)備安裝工程設(shè)計規(guī)范，直流供電系統(tǒng)的蓄電池一般設(shè)置兩組。當(dāng)容量不足時可并聯(lián)，蓄電池最多并聯(lián)組數(shù)不超過4組。不同廠家、不同容量、不同型號、不同時期的蓄電池組嚴(yán)禁并聯(lián)使用。

2.3 設(shè)備選型參考

根據(jù)2.1和2.2的設(shè)備選型原則，蓄電池組按3小時后備時間考慮。依據(jù)接入機房的設(shè)備用電需求，開關(guān)電源系統(tǒng)和蓄電池組的選型可參考表1。

3 設(shè)備價格對比

3.1 開關(guān)電源系統(tǒng)價格

開關(guān)電源系統(tǒng)的價格主要包含機架（含監(jiān)控模塊）和高效整流模塊兩部分。其中，組合式開關(guān)電源系統(tǒng)為單機架，分立式開關(guān)電源系統(tǒng)分為整流屏和直流屏兩個機架。參考市面上主流的開關(guān)電源品牌價格，目前開關(guān)電源系統(tǒng)的價格如表2所示。

表1 -48 V直流供電系統(tǒng)設(shè)備選型參考

表2 開關(guān)電源價格對比

可以看出：

（1）組合式開關(guān)電源系統(tǒng)的價格優(yōu)勢明顯，主要表現(xiàn)為50 A/-48 V整流模塊和組合式機架的價格優(yōu)勢。

（2）分立式開關(guān)電源系統(tǒng)由整流屏和直流屏組成，大容量的整流屏和100 A/-48 V整流模塊的價格較高。

3.2 鉛酸蓄電池組價格

鉛酸蓄電池組的市面價格根據(jù)鉛的價格存在浮動，經(jīng)過市場調(diào)研，本文的鉛酸蓄電池組價格參照市場價，2 V單體按照1.627 5 元/Ah計價。

4 不同用電需求接入機房建設(shè)投資對比

4.1 接入機房用電需求類型

以廣東某自貿(mào)區(qū)為例，目前接入機房主要根據(jù)覆蓋樓盤的建筑面積和用戶數(shù)確定機房內(nèi)各運營商的設(shè)備用電需求，分為低、中、高用電需求三個等級。用電需求等級根據(jù)表1的開關(guān)電源配置節(jié)點劃分，總用電需求小于14.4 kW為低用電需求機房，總用電需求大于14.4 kW小于26.4 kW為中用電需求機房，總用電需求大于26.4 kW為高用電需求機房。一般接入機房的用電負(fù)荷不會大于30 kW。由于用戶入住進度的不確定性，機房內(nèi)通信設(shè)備用電需求存在一定的暫估需求，暫時無法明確其需求時間。用電需求如表3所示。

下面以此三個機房為例，機房的-48 V直流供電系統(tǒng)分期建設(shè)，一階段先滿足已確定需求，二階段再滿足暫估需求。探討三種不同設(shè)備用電需求等級接入機房的-48 V直流供電系統(tǒng)的多種分期建設(shè)模式的投資對比。

表3 接入機房不同等級用電需求示例

為簡化分析，本文的投資對比僅考慮相關(guān)設(shè)備的采購價格，不考慮電纜、配套材料以及人工費等其他費用。

4.2 低用電需求機房設(shè)備配置方案及投資對比

以表3的機房一（低用電需求）為例，總用電需求是13.8 kW，一套600 A組合式開關(guān)電源系統(tǒng)可同時滿足已確定需求和暫估需求，則選擇一次性配置600 A組合式開關(guān)電源柜，分為以下兩個配置方案：

方案一：蓄電池組按總需求（已確定+暫估需求）配置，安裝兩組800 Ah蓄電池組。

一階段：配置600 A組合式開關(guān)電源柜、8個整流模塊、2組800 Ah蓄電池組；

二階段：新增3個整流模塊。

方案二：蓄電池組分期建設(shè)，一階段安裝兩組500 Ah蓄電池組，二階段更換成兩組800 Ah蓄電池組。

一階段：配置600 A組合式開關(guān)電源柜、8個50 A整流模塊、2組500 Ah蓄電池組；

二階段：新增3個50 A整流模塊，2組500 Ah的蓄電池組更換為2組800 Ah的蓄電池組。

各方案分期投資如表4所示。

表4 低用電需求機房分期投資方案對比

它的投資增長曲線，如圖1所示。

圖1 低用電需求機房投資增長曲線

可以看到：

（1）方案二的初期投資是方案一的71.1%。若考慮節(jié)省初期投入，可選擇方案二，分期配置蓄電池組。

（2）方案二的終期總投資比方案一多46%，差距在蓄電池組的后期更換增加了投資。若更換下來的蓄電池組能找到利舊方式，如供其他機房再使用，則可通過利舊方式節(jié)省投資。另外，若二階段的建設(shè)是在5～6年后，此時一階段建設(shè)的蓄電池組已經(jīng)到了折舊年限的后幾年，若以折舊計算，實際上增加的投資將大大減小。

所以，若評估機房一階段的配置可滿足5～6年的用電需求，建議采取方案二，分期配置蓄電池組。

4.3 中用電需求機房設(shè)備配置方案及投資對比

以表3的機房二（中用電需求）為例，已確定需求為13 kW，暫估需求為7.6 kW，總用電需求為20.6 kW，一套600 A組合式開關(guān)電源系統(tǒng)僅滿足已確定需求，不能滿足暫估需求，則可采取以下方案。

方案一：開關(guān)電源柜和蓄電池組都按總用電需求配置。

一階段：配置1 000 A分立式開關(guān)電源柜，包含整流屏和直流屏、6個100 A整流模塊、2組1 500 Ah蓄電池組；

二階段：新增3個100 A整流模塊。

方案二：開關(guān)電源柜按總用電需求配置，蓄電池組分期配置。

一階段：配置1 000 A分立式開關(guān)電源柜，包含整流屏和直流屏、6個100整流模塊、2組800 Ah蓄電池組；

二階段：新增3個100 A整流模塊，2組800 Ah的蓄電池組更換為2組1 500 Ah的蓄電池組。

方案三：開關(guān)電源柜和蓄電池組都分期建設(shè)。

一階段：配置600 A組合式開關(guān)電源柜、11個50整流模塊、2組800 Ah蓄電池組；

二階段：新增600 A組合式開關(guān)電源柜、7個50整流模塊、2組500 Ah蓄電池組。

各方案分期投資，如表5所示。

表5 中用電需求機房分期投資方案對比

它的投資增長曲線，如圖2所示。

圖2 中用電需求機房投資增長曲線

可以看到：從投資增長曲線看，得益于組合式開關(guān)電源的價格優(yōu)勢，方案三在一階段和二階段的投資節(jié)省上有優(yōu)勢明顯；若機房空間充足，能滿足兩套組合式開關(guān)電源系統(tǒng)的擺放。因此，建議采取方案三，開關(guān)電源和蓄電池組都分期建設(shè)。

4.4 高用電需求機房設(shè)備配置方案及投資對比

以表3的機房三（高用電需求）為例，已確定用電需求是19 kW，暫估用電需求是10 kW，總用電需求為29 kW，一套1 000 A的分立式開關(guān)電源系統(tǒng)僅滿足已確定需求，不能滿足暫估需求，則可采取以下方案。

方案一：開關(guān)電源柜和蓄電池組都按總用電需求配置。

一階段：配置2 000 A分立式開關(guān)電源柜，包含整流屏和直流屏、8個100 A整流模塊、2組1 600 Ah蓄電池組；

二階段：新增3個100 A整流模塊。

方案二：開關(guān)電源柜按總用電需求配置，蓄電池組分期配置。

一階段：配置2 000 A分立式開關(guān)電源柜，包含整流屏和直流屏、8個100整流模塊、2組1 000 Ah蓄電池組；

二階段：新增3個100 A整流模塊，2組1 000 Ah的蓄電池組更換為2組1 600 Ah的蓄電池組。

方案三：配置兩套600 A的小容量組合式開關(guān)電源系統(tǒng)。

一階段：配置2套600 A組合式開關(guān)電源柜、12個50整流模塊、2組800 Ah蓄電池組；

二階段：無。

各方案分期投資，如表6所示。

表6 高用電需求機房分期投資方案對比

它的投資增長曲線，如圖3所示。

圖3 中用電需求機房投資增長曲線

可以看到：從投資增長曲線看，得益于組合式開關(guān)電源的價格優(yōu)勢，方案三在節(jié)省投資上有優(yōu)勢明顯；若機房空間充足，能滿足兩套組合式開關(guān)電源系統(tǒng)的擺放。因此，建議采取方案三，開關(guān)電源和蓄電池組都分期建設(shè)。

5 結(jié) 論

共建共建模式下的接入機房為各家運營商共用機房，其通信設(shè)備用電負(fù)荷比單個運營商機房要大得多，相應(yīng)的直流供電系統(tǒng)的建設(shè)也不同于運營商自有機房，一套600 A組合式開關(guān)電源系統(tǒng)可能解決不了所有的設(shè)備用電需求。在機房空間足夠的情況下，利用組合式開關(guān)電源的價格優(yōu)勢，通過合理評估接入機房用電需求的增長速度，分期配置多套組合式開關(guān)電源系統(tǒng)，并對蓄電池組進行分期建設(shè)，是一種降低前期投資、增加建設(shè)期投資收益的方法。

參考文獻：

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