5G基站電源，分兩大主流

目前，5G基站供電系統(tǒng)有兩大主流，一是UPS（uninterruptable power system，不間斷電源）供電系統(tǒng)，二是HVDC（high-voltage direct current，高壓直流）供電系統(tǒng)。zjYesmc

UPS主要由蓄電池組、整流器和逆變器、靜態(tài)開關等幾部分組成，廣泛應用于各大行業(yè)機房配電間以及辦公室個人電腦等；HVDC供電由交流配電單元、整流單元、直流配電單元等組成，適用于通信系統(tǒng)，為通信設備供電。zjYesmc

目前，基站設備供電主要采用-48V直流拉遠方案，5G時代BBU集中部署導致部分拉遠AAU和機房的空間距離可能進一步增加，有望推動HVDC直流拉遠和DPS分布式供電方案的出現(xiàn)。zjYesmc

相比UPS，HVDC具有運行效率高、占地面積少、投資成本和運營成本低的特點，有望成為未來市場主流。并且，從2018年下半年開始，HVDC產業(yè)化和市場化的抑制因素逐步消除，市場需求進一步打開，行業(yè)進入加速成長期。zjYesmc

也有行業(yè)人士分析，HVDC系統(tǒng)的配電器件，如空氣開關、繼電器等需要在高壓直流下工作，選用要求高成本也較高，并且高壓直流存在一定安全風險。而不間斷電源UPS系統(tǒng)供電效率已經提高很多，可靠性和可維護性加強，部分品牌的整機效率達到95%以上。zjYesmc

可以預見，未來幾種電源都有各自的空間，但HVDC、UPS優(yōu)勢會更為凸顯。zjYesmc

5G基站電源，市場空間多大？

不可否認，5G通信電源目前是一個藍海市場。目前，5G單站供電功率預計將達到約4000瓦甚至更高，因而基站電源存在極大的擴容需求。換言之，90%的4G存量電源均需擴容和改造，以滿足5G使用需求。zjYesmc

那么，通信電源市場前景究竟有多誘人，安信證券對5G電源市場空間的測算可見一斑：zjYesmc

• （1）若在現(xiàn)有的-48V開關電源方案基礎上擴容，按照5G基站近4000瓦的輸入功率需求測算，至少需要增加2個-48V/50A的整流模塊，假設以2000元/個的模塊單價，則單站的擴容成本為4000元。
• （2）若采用HVDC直流遠供或者DPS分布式供電，單站價值約在7000-1萬元左右。進一步假設3種供電方案的建設比例為1：1：1，那么按照國內450萬站的建設規(guī)模測算，預計5G基站電源市場空間有望達到315億元。

315億元大蛋糕，誰將受益？

據(jù)《國際電子商情》了解，5G基站電源提供商主要包括維諦（Vertiv）、中達電通、中恒電氣、中興、華為、動力源、雅達、威邁斯、麥格米特、金威源、三星等數(shù)十家。產品代工主要以愛默生為主。zjYesmc

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這些電源廠商的下游直接客戶為電信運營商和鐵塔公司，不過，從競爭格局來看，2010年以來，通信電源行業(yè)從分散走向集中。根據(jù)2018年三大運營商集采數(shù)據(jù)，華為、中興、中恒電氣、動力源、中達電通、核達中遠通和維諦（前艾默生網(wǎng)絡能源）已占運營商集采90%以上的份額，其他份額被易達、亞澳博信、華脈科技和東莞銘普等企業(yè)占據(jù)。zjYesmc

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除了5G基站電源廠商直接受益，鋰電池、機房溫控設備廠商也將分得杯羹。安信證券投資公司認為，大規(guī)模5G基站建設，帶來通信電源廣闊的市場空間。數(shù)據(jù)中心高壓直流HVDC龍頭企業(yè)中恒電氣、通信基站電源供應商動力源、UPS電源供應商科華恒盛、后備通信蓄電池公司南都電源、機房溫控設備供應商英維克以及防雷領域的中光防雷等企業(yè)將大大受益。zjYesmc

鋰電池受益

電池是5G基站電源中重要的組成部分，目前鉛酸電池、鋰電池、智能鋰電池、磷酸鐵鋰電池都是5G基站的選擇對象。但在政策推動和鋰電池優(yōu)勢顯著提升下，鉛酸電池逐漸走向淘汰，基站用的電池逐漸向梯次鋰電轉換。zjYesmc

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“梯次”鋰電池可以簡單理解為“二手”電池，比如從新能源汽車替換下來的二手電池，依然具備60-80%的剩余容量，且具有一定的使用壽命，經過重新檢測后，完全可以回收再利用。通過對動力鋰電的二次利用，可以緩解鋰電回收壓力，減少資源消耗。zjYesmc

目前，政策指定中國鐵塔公司參與梯次鋰電池的循環(huán)使用。2018年鐵塔公司已經替代鉛蓄電池4.5萬噸，與一汽、上汽等大型企業(yè)展開回收合作。據(jù)鐵塔公司規(guī)劃，2019年其將繼續(xù)擴大梯次鋰電使用規(guī)模，預計將替換鉛蓄電池15萬噸，將消化退役動力蓄電池超過5萬噸。zjYesmc

元器件供應商受益

電源按照產品類型可分為分布式電源、多功能高密電源和智能電源。從內部結構劃分，5G基站電源主要由基礎元器件、電池等部件構成。zjYesmc

元器件部分主要包括電源管理IC、COOL MOS、快恢復二極管、肖特基二極管、驅動IC、控制IC、運放類部件，部分電源還采用快恢復二極管的MOS，或者碳化硅MOS、二極管等，其他被動器件如壓敏/熱敏電阻、X/Y電容，鋁電解電容、繼電器、貼片電容電阻等，這些都被廣泛用于基站電源。zjYesmc

據(jù)粗略統(tǒng)計，電源管理IC主要受益者有TI、ON、NXP、英飛凌、ADI、Intersil、羅姆等國際大廠。模擬IC設計公司3PEAK、矽力杰、SGMC（圣邦微電子）等廠商也將受益。電源連接器主要供應商有TE、Molex、永貴電器等，目前永貴電器實現(xiàn)5G基站電源類連接器以及機柜內精密連接器產品供貨。麥捷科技子公司金之川向華為、中興供應基站電源類功率電感和平板變壓器等元器件產品；在電池的部分，上面已提到的梯次鋰電池將迎來新的生機。zjYesmc

不過，挑戰(zhàn)往往與機遇并存。盡管5G通信基站電源前景十分可觀，但目前5G基站耗電也成為阻礙其發(fā)展的“攔路虎”，電源廠商在迎接機遇的同時，更要跨越功耗大關。zjYesmc

5G基站功耗，成為攔路虎

在了解5G基站功耗來源之前，先來了解一下5G基站主設備的構成。5G基站主要由BBU（基帶處理單元）和AAU（有源天線單元）組成。zjYesmc

BBU負責基帶數(shù)字信號處理，AAU則將基帶數(shù)字信號轉換成模擬信號，并調制成高頻射頻信號，通過PA放大功率，再通過天線發(fā)射出去。另，AAU的上一代產品是RRU（射頻拉遠模塊），RRU+射頻+天線=AAU。zjYesmc

在這個過程中，AAU承擔了大量的功耗來源，一是5G高帶寬、高流量和高發(fā)射功率帶來的功耗提升；二是5G MIMO多輸入輸出通道數(shù)量激增，導致5G基站功耗驚人上升。zjYesmc

“相比4G電源，5G電源沒有風扇，所以選用的器件要求溫度滿足125℃耐高溫規(guī)格，包括450V大電解電容也是一樣。”某行業(yè)人士向《國際電子商情》分析師透露。zjYesmc

另外，根據(jù)前不久國內運營商對5G試點城市的實測數(shù)據(jù)顯示，5G單站功耗達到4G單站功耗的2.5-3.5倍，如下表所示，AAU/RRU成為耗電的主要來源。zjYesmc

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對運營商來說，功耗的增加意味著運營成本的增加。據(jù)了解，4G基站年度電費約占運營商總運營成本的20%，而5G時代根據(jù)功耗的增長倍數(shù)來算，電費將翻2.5-3.5倍。這將是天文數(shù)字。加上5G基站建設數(shù)量增加、后期維護費用的增加等，這些都將成為懸在運營商頭上的“催命符”。zjYesmc

如何給5G基站“降溫”？

對于如何降低基站功耗，華為、愛立信、諾基亞等電信設備巨頭已經從軟硬件兩方面入手來尋找應對方案，而諾基亞也創(chuàng)新性推出“液冷降溫”，在傳統(tǒng)設備降溫方式上找到了突破口。zjYesmc

.華為zjYesmc

在軟件方面，華為無線節(jié)能解決方案PowerStar，通過AI技術，實現(xiàn)了2G、3G、4G多頻網(wǎng)絡協(xié)同調度節(jié)能，從而節(jié)約10%-15%的電能；在硬件方面，華為天罡芯片，從AAU入手，將基站尺寸縮小超50%，重量減輕23%，功耗節(jié)省達21%；華為刀片式基站采用分布式電源技術，助力基站高效節(jié)能。zjYesmc

.愛立信zjYesmc

愛立信在中低頻、高頻產品側引入機器智能分析節(jié)能軟件，利用實時小區(qū)業(yè)務量預測，判斷是否觸發(fā)節(jié)能轉化，從而實現(xiàn)節(jié)能；愛立信還與IBM等公司合作發(fā)布硅基毫米波相控陣列集成電路，能夠最大程度集成電路，降低5G毫米波站點功耗，同時愛立信5G點系統(tǒng)，可以在達到同樣容量情況下，功耗降低為業(yè)界水平的50%。zjYesmc

.諾基亞zjYesmc

諾基亞在去年底推出全球首個液冷基站，打破傳統(tǒng)基站依靠空調降溫的模式，利用液冷降溫，從而比傳統(tǒng)方式省電30%，減少80%二氧化碳排放量，并大大降低基站運行噪音，同時可回收基站排放的廢熱，二次應用于公寓大樓的供暖系統(tǒng)。利用先進的液冷技術，破解基站能耗難題。zjYesmc

除此，業(yè)界人士提出降耗的幾大應對舉措：（1）采用更高工藝制程的芯片；（2）更節(jié)能的器件材料；（3）引進更科學的散熱方法；（4）通過AI技術對設備功率進行動態(tài)控制。尤其是AI技術動態(tài)功耗控制，被諸多廠商視為降低能耗的重要突破點。zjYesmc

總的來說，2019年下半年全球運營商展開對5G基站的大批量建設，將給基站產業(yè)鏈相關企業(yè)帶來非常大的商機。而誰能在這一波紅利面前占據(jù)大頭，還得看企業(yè)如何應對5G基站“功耗”這只“攔路虎”。盡管目前各大元器件、電池、電源供應商甚至華為、愛立信、諾基亞等電信設備廠商都已推出降耗解決方案，但未來誰走得更快、更遠，還有待市場進一步檢驗。zjYesmc

責任編輯：Fendy WangzjYesmc