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专题
2019/3/7 18:12

应用于5G边缘DC的 高功率蓄电池研究

邮电设计技术  李浩铭

李浩铭(中国联通网络技术研究院,河南 郑州 450007)

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摘 要:为满足5G应用对于超低网络延迟的需求,全球网络运营商纷纷宣布将在未来几年内大力投资边缘DC的建设,这就要求对机房空间和承重能力进行重新规划,作为后备电源的蓄电池组正是其中一项重要制约因素。经过工艺改进的高功率铅酸蓄电池,在保证相同放电功率的前提下,可以显著减少配置数量,减少机房空间及承重方面的压力,同时降低购置成本,能够有效应对边缘DC大规模建设的需要。

关键词:5G;边缘DC;高功率;铅酸蓄电池

doi:doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2019.01.018

概述

近年随着市电供电环境的持续改善和备用柴油发电机组性能的提高,目前运营商通信电源系统的铅酸蓄电池后备时间都减少到了1~3h。

中国联通2016年3月下发的《中国联通2016年基础设施专业建设指导意见》中有如下规定。

-48V直流系统和高压直流系统:一类市电条件下,自动化切换配电系统总放电小时数为0.5h,手动启动或切换配电系统总放电小时数为1h;二类市电条件下,自动化切换配电系统总放电小时数为1h,手动启动或切换配电系统总放电小时数为1~2h;三类市电条件下,总放电小时数为2~3h。

交流UPS供电系统:在一类市电引入+后备油机(N台)保障条件下,具备配电系统实现自动化切换条件时,交流不间断电源系统的断电保障时间可缩短至30min,否则交流不间断电源供电系统的断电保障时间不宜低于1h;在二类市电引入+后备油机(N+1台)保障条件下,具备配电系统实现自动化切换条件时,交流不间断电源供电系统的断电保障时间不应低于1h,否则交流不间断电源供电系统的断电保障时间应延长为1~2h。在三类市电引入+移动油机保障条件下,交流不间断供电系统的断电保障时间为2~4h。

同时,对于配置有独立变配电系统的单独IDC机房,《中国联通数据中心建设标准V1.0》给出的铅酸蓄电池断电保障时间在Tier4、Tier3、Tier2和Tier1机房分别为15、10、7和5min。

可以看出,目前中国联通的通信网络和数据中心的蓄电池备用时间按照设计负荷计算最多不超过4h,对于配置有独立配电系统的单独IDC机房,甚至只有5~15min。对于铅酸蓄电池的放电能力要求已经从过去的“长持续时间,小放电电流”转变为了“短持续时间,大放电电流”,也就是对铅酸蓄电池高功率放电能力的要求。但从目前运营商普遍采用的传统铅酸蓄电池的工艺来看,是无法满足这种要求的。中国电信的某通信局(站)就发生过传统蓄电池大电流放电电压突然断崖式下降,造成传输10Gbit/s骨干环网设备发生重启动,传输大面积故障持续5min的重大事故。

为避免此类事故的发生,运营商普遍采用增大电池容量的方法来保证供电安全,但此种方式不仅增加了大量的固定资产购置费用,同时在机房有限的空间和承重条件下,会给安装施工和后续的维护工作带来很多隐患,更是无法适应在5G时代大举建设边缘DC机房的需求。因而如何在通信行业应用具有高功率放电性能的铅酸蓄电池,在保证供电安全的前提下,合理减少蓄电池的配置容量,降低对机房空间和承重的要求,就成为了摆在各大运营商面前的一个重要课题。

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