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2020年 5G电源行业研究报告 正文目录 1 5G时代的变化 . 4 1.1 网络的变化 .4 1.2 功耗的变化 .4 1.3 能源行业的变化 .5 1.4 电源行业的变化 .5 2 5G网络演进对能 源 的挑战 . 6 2.1 站点能源建设和改造的挑战 .6 2.2 能源运维的挑战 .7 3 5G能源的需求及 设 计理念 . 7 3.1 5G能源总体需求 .7 3.2 5G能源设计理念 .8 4 5G电源细分场景 及 产品特征 . 8 4.1 改造和叠加场景 .8 4.2 新建或搬迁场景 .11 4.3 小站场景 .12 4.4 能源智能化 .12 4.5 高效节能 .15 4.6 智能锂电 .16 4.7 智能运维 .16 图表目录 图 1： 5G单 站典 型 最大 功 耗 .4 图 2： 5G站 点频 段 占比 演 进变 化 示意图 .4 图 3：光 伏 与火 电 度电 成 本对比 .5 图 4：锂 电 与铅 酸 成本 对 比 .5 图 5：整 流 器效 率 演进 示 意图 .6 图 6： 5G室 内刀 片 电源 支 持极 简 部署 5G .9 图 7：高 密 电源 、 高密 锂 电、 高 密温 控 实现 极 简改 造 或 叠 加 . 10 图 8：全 系 列室 外 刀片 电 源支 持 极简 叠 加 AAU . 11 图 9：室 外 场景 新 建 5G智 能电 源 支持 平 滑演进 . 11 图 10：室内 场 景新建 5G智 能 电 源 支持 平 滑演进 . 12 图 11：室内 场 景新建 5G智 能 电 源 支持 平 滑演进 . 12 图 11：基于 CLOUD+AI的 5G智能 架 构 . 13 图 12：四层 智 能协 同 实现 E2E高效 节 能 . 14 图 13： 5G电 源 实现 智 能温控 . 14 图 14： 5G电 源 实现 智 能削峰 . 15 图 15： 5G智 能 电源 实 现电 源 -站点 -全链 路 高效 节 能 . 15 1 5G时代的变化 1.1 网络的变化 5G时代是全移动和全连接的智慧时代，人与人、人与物、物与物都需要进行联接和通信， 2025 年全球连接数量将会超过 1000亿。 5G的场景及业务需求更加多样化。 3GPP定义的 5G三大场景： eMBB（ Enhanced Mobile Broadband， 10Gbps）， uRRLC（ Ultra Reliable and low latency communications, 1ms）以及 mMTC （ Massive Machine Type Communications, 1 million/km2）。 1.2 功耗的变化 从 4G演进到 5G，单位流量的功耗（ Watt/Bit）大幅降低，但 5G功耗相比4G大幅增长。预计在 5G 时代， 64T64R AAU最大功耗将会达到 10001400W，BBU最大功耗将达到 2000W左右。 5G时代，一站多频将是典型配置。预测 5频以上站点占比将从 2016年 3%增加到 2023年 45%。一 站多频将导致整站最大功耗超过 10kW， 10频及 10频以上站点功耗超过 20kW，多运营商共享场景 下，功耗还将翻倍。 图 1 ： 5G 单 站 典 型 最 大 功 耗图 2： 5G站点频段占比演进变化示意图 5G网络将会走向低 /高频混合组网，为满足网络容量增长的业务需求，大量的末梢站点将会被部 署，网络站点数量将会出现大幅增加，整个网络的功耗将呈倍数增长。 1.3 能源行业的变化 光伏行业 全球太阳能发电量将从 2015年的 391GW增加到 2020年的 600GW， 2020年全球将全面实现光伏平价上网。 图 3：光伏与火电度电成本对比 锂电行业 随着全球电动汽车行业的蓬勃发展，预计 2030年全球锂电需求将达 3000GWh，驱动锂电池成本快速下降，预计 2021年锂电与铅酸的成本基本持平。 图 4：锂电与铅酸成本对比 随着光伏和锂电行业的发展，性能的快速提升、成本的大幅下降必然为通信能源带来变革，使 站点能源成本更低、更绿色。 1.4 电源行业的变化 通信能源整流转换技术已实现 98%转换效率，逼近工程技术天花板，但整站全链路效率依然偏低。 5G时代，需要从关注电源单部件效率到整站全链路效率提升，实现站点及整网能耗最低。 图 5：整流器效率演进示意图 2 5G网络演进对能源的挑战 2.1 站点能源建设和改造的挑战 市电引入的挑战 由于 5G站点功耗大幅增加，部分站点现有市电容量不满足 5G部署，面临扩容。市电扩容成本高、周期长，将严重拖累 5G部署节奏，大幅增加投资。 例如：中国涉及市电改造站点比例超 30%；南非市电扩容改造周期约 12个月，德国约10个月； 在菲律宾改造费用约 3000美元 /站。 配电的挑战 5G单频配电至少需要 2路 100A（或 4路 32A+3路 63A）。例如中国某运营商 63A及其以下的直流空开路数占比约为 75%，不满足 5G扩容。 在 5G 大功率 AAU拉远供电场景中，线缆压降过大导致线缆损耗过大，甚至部分设备输入电压低于工作电压，导致 AAU无法工作。 备电的挑战 5G站点功耗增大，按照传统备电策略，运营商在备电上的投资将倍增。同时传统铅酸电池能量 密度低，重量重、体积大，部分站点楼面承重和空间都将面临巨大挑战。 温控的挑战 5G站点功耗翻倍带来热耗大幅增加，超过现有部分站点散热能力，站点温控改造成本高、周期 长。 机房及机柜空间的挑战 部分现有机柜内部剩余空间有限，难以收容 5G设备。传统新增机柜方案将导致占地增加，部分站点空间受限， 5G新增设备收容面临挑战。 2.2 能源运维的挑战 电费大幅增加 当前电费普遍占运营商收入的 1%8%，在 5G时代站点功耗倍增，电价逐年上涨的趋势下，运营商的电费压力将会更大，节能降耗将会是运营商的核心诉求之一。 维护更加复杂 5G业务的多样性对能源保障需求更多样，将增加站点维护的复杂度； 5G站点多频化、高频化也将带来设备数量增加，维护难度及人力投入进一步增大，站点维护成本将会大幅增加。 租赁费用高昂 5G部署传统方案要新增电源、电池及机柜，导致运营商需要租用新的空间或机房，租赁费用将 会增加。 3 5G能源的需求及设计理念 3.1 5G能源总体需求 为了应对 5G部署对能源的挑战，提升运营商的投资效率，未来 5G能源解决方案需满足低成本部署、快速建设、高效节能、平滑演进和运维简单的需求。 低成本部署 5G能源在工程建设上需要做到 “ 三不 ” ，即 “ 不增机柜 ” 、 “ 不改市电 ” 和 “ 不改配电（ 含粗 线） ” 。利旧现有站点机柜或者搬迁老机柜，不增机柜实现不增占地；不改市电是指免去市电的改 造（ 如市电变压器、供电线缆、前级空开等 ） ，避免高昂的市电改造成本；通过技术手段提升线缆的供电能力，不改配电 （ 含不换粗线 ） 解决铁塔承重与高成本问题。 快速建设 5G能源在部署上需要做到灵活、快速。例如对存量改造站点能支持不改变存量电源占地大小或 外观，免去 重新谈判的时间和费用；对新建站点能实现最小的占地面积和支持最简单快速的安装方式。 高效节能 5G能源需要实现全链路的节能。单一部件的节能方案已无法支撑 5G站点的节能述求，需要站在整站和整网的层级思考全链路的节能方案。 平滑演进 在与 4G建设相同或者更少的初始投资下，站点能源各子系统具备平滑向 5G演进的能力。 运维简单 5G时代站点翻倍，站点复杂度大幅增加，运营商难以承受传统运维方式带来高昂的费用， 5G能源需求更高效简单的运维方式。 3.2 5G能源设计理念 传统能源相当于 “功能机 ”，只具备基本的供备电功能。传统的设计理念难以支撑 5G能源演进， 需要有断代的设计理念驱动能源从 “ 功能机 ” 演进到 “ 智能机 ” 。华为基于对5G网络的深刻理解， 提出 5G能源设计需要遵从 “ 极简 ” 、 “ 智能 ” 和 “ 高效 ” 三个理念。 极简 5G能源需要遵循极简的设计理念， 5G能源创新解决方案实现少占空间、简易安装、急速部署和简单运维。 智能 5G能源基于 Bit管理 Watt的理念，应用 AI与 Cloud技术实现电源与站点设备、电源与网络设备多层次的智能协同，电源从 “ 功能机 ” 演进到 “ 智能机 ” ，支撑站点的 CAPEX和OPEX大幅降 低。同时站点运维也需要从传统人工运维走向更高效的智能运维。 高效 区别于传统基于单部件节能的设计， 5G能源需要从供电、转换、备电、配电、温控和负载环节进行端到端的全链路高效设计。同时在供电环节，支持各类新能源接入，支撑绿色节能，实现 0 bit 0 watt的目标。 4 5G电源细分场景及产品特征 基于客户需求及面临的挑战， 5G部署存在多种场景：存量站点升级改造或叠加、新建或搬迁站 点、小站等多个场景。基于 “ 极简 ” 、 “ 智能 ” 、 “ 高效 ” 的理念，针对不同场景提出最优解决方案。 4.1 改造和叠加场景 室内改造或叠加场景 “ 一频叠加一刀片或一刀片改造一站 ” 是室内场景极简、快速部署 5G的最优能源方案。