隨著(zhù)工信部6月6日對中國運營(yíng)商及廣電發(fā)放5G牌照，中國5G基站建設正如火如荼地展開(kāi)！近日，中國鐵塔董事長(cháng)佟吉祿表示，2019年全年會(huì )接到10萬(wàn)個(gè)5G基站的建設需求，這給產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)帶來(lái)大機遇……
目前，5G基站供電系統有兩大主流，一是UPS（uninterruptable power system，不間斷電源）供電系統，二是HVDC（high-voltage direct current，高壓直流）供電系統。
UPS主要由蓄電池組、整流器和逆變器、靜態(tài)開(kāi)關(guān)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(gè)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，為通信設備供電。
目前，基站設備供電主要采用-48V直流拉遠方案，5G時(shí)代BBU集中部署導致部分拉遠AAU和機房的空間距離可能進(jìn)一步增加，有望推動(dòng)HVDC直流拉遠和DPS分布式供電方案的出現。
相比UPS，HVDC具有運行效率高、占地面積少、投資成本和運營(yíng)成本低的特點(diǎn)，有望成為未來(lái)市場(chǎng)主流。并且，從2018年下半年開(kāi)始，HVDC產(chǎn)業(yè)化和市場(chǎng)化的抑制因素逐步消除，市場(chǎng)需求進(jìn)一步打開(kāi)，行業(yè)進(jìn)入加速成長(cháng)期。
也有行業(yè)人士分析，HVDC系統的配電器件，如空氣開(kāi)關(guān)、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(fēng)險。而不間斷電源UPS系統供電效率已經(jīng)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。
可以預見(jiàn)，未來(lái)幾種電源都有各自的空間，但HVDC、UPS優(yōu)勢會(huì )更為凸顯。
不可否認，5G通信電源目前是一個(gè)藍海市場(chǎng)。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(mǎn)足5G使用需求。
那么，通信電源市場(chǎng)前景究竟有多誘人，安信證券對5G電源市場(chǎng)空間的測算可見(jiàn)一斑：
據《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(dòng)力源、雅達、威邁斯、麥格米特、金威源、三星等數十家。產(chǎn)品代工主要以愛(ài)默生為主。
除了5G基站電源廠(chǎng)商直接受益，鋰電池、機房溫控設備廠(chǎng)商也將分得杯羹。安信證券投資公司認為，大規模5G基站建設，帶來(lái)通信電源廣闊的市場(chǎng)空間。數據中心高壓直流HVDC龍頭企業(yè)中恒電氣、通信基站電源供應商動(dòng)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(lǐng)域的中光防雷等企業(yè)將大大受益。 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(dòng)和鋰電池優(yōu)勢顯著(zhù)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。
這些電源廠(chǎng)商的下游直接客戶(hù)為電信運營(yíng)商和鐵塔公司，不過(guò)，從競爭格局來(lái)看，2010年以來(lái)，通信電源行業(yè)從分散走向集中。根據2018年三大運營(yíng)商集采數據，華為、中興、中恒電氣、動(dòng)力源、中達電通和維諦（前艾默生網(wǎng)絡(luò )能源）已占運營(yíng)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。
鋰電池受益
“梯次”鋰電池可以簡(jiǎn)單理解為“二手”電池，比如從新能源汽車(chē)替換下來(lái)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(jīng)過(guò)重新檢測后，完全可以回收再利用。通過(guò)對動(dòng)力鋰電的二次利用，可以緩解鋰電回收壓力，減少資源消耗。
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(jīng)替代鉛蓄電池4.5萬(wàn)噸，與一汽、上汽等大型企業(yè)展開(kāi)回收合作。據鐵塔公司規劃，2019年其將繼續擴大梯次鋰電使用規模，預計將替換鉛蓄電池15萬(wàn)噸，將消化退役動(dòng)力蓄電池超過(guò)5萬(wàn)噸。
電源按照產(chǎn)品類(lèi)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。
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(dòng)IC、控制IC、運放類(lèi)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(dòng)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。
據粗略統計，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(chǎng)。模擬IC設計公司3PEAK、矽力杰、SGMC（圣邦微電子）等廠(chǎng)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(shí)現5G基站電源類(lèi)連接器以及機柜內精密連接器產(chǎn)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(lèi)功率電感和平板變壓器等元器件產(chǎn)品；在電池的部分，上面已提到的梯次鋰電池將迎來(lái)新的生機。
不過(guò)，挑戰往往與機遇并存。盡管5G通信基站電源前景十分可觀(guān)，但目前5G基站耗電也成為阻礙其發(fā)展的“攔路虎”，電源廠(chǎng)商在迎接機遇的同時(shí)，更要跨越功耗大關(guān)。
在了解5G基站功耗來(lái)源之前，先來(lái)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(xiàn)單元）組成。
BBU負責基帶數字信號處理，AAU則將基帶數字信號轉換成模擬信號，并調制成高頻射頻信號，通過(guò)PA放大功率，再通過(guò)天線(xiàn)發(fā)射出去。另，AAU的上一代產(chǎn)品是RRU（射頻拉遠模塊），RRU+射頻+天線(xiàn)=AAU。
在這個(gè)過(guò)程中，AAU承擔了大量的功耗來(lái)源，一是5G高帶寬、高流量和高發(fā)射功率帶來(lái)的功耗提升；二是5G MIMO多輸入輸出通道數量激增，導致5G基站功耗驚人上升。
“相比4G電源，5G電源沒(méi)有風(fēng)扇，所以選用的器件要求溫度滿(mǎn)足125℃耐高溫規格，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。
另外，根據前不久國內運營(yíng)商對5G試點(diǎn)城市的實(shí)測數據顯示，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(lái)源。
對運營(yíng)商來(lái)說(shuō)，功耗的增加意味著(zhù)運營(yíng)成本的增加。據了解，4G基站年度電費約占運營(yíng)商總運營(yíng)成本的20%，而5G時(shí)代根據功耗的增長(cháng)倍數來(lái)算，電費將翻2.5-3.5倍。這將是天文數字。加上5G基站建設數量增加、后期維護費用的增加等，這些都將成為懸在運營(yíng)商頭上的“催命符”。
對于如何降低基站功耗，華為、愛(ài)立信、諾基亞等電信設備巨頭已經(jīng)從軟硬件兩方面入手來(lái)尋找應對方案，而諾基亞也創(chuàng )新性推出“液冷降溫”，在傳統設備降溫方式上找到了突破口。
.華為
在軟件方面，華為無(wú)線(xiàn)節能解決方案PowerStar，通過(guò)AI技術(shù)，實(shí)現了2G、3G、4G多頻網(wǎng)絡(luò )協(xié)同調度節能，從而節約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%，功耗節省達21%；華為刀片式基站采用分布式電源技術(shù)，助力基站高效節能。
.愛(ài)立信
愛(ài)立信在中低頻、高頻產(chǎn)品側引入機器智能分析節能軟件，利用實(shí)時(shí)小區業(yè)務(wù)量預測，判斷是否觸發(fā)節能轉化，從而實(shí)現節能；愛(ài)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(diǎn)功耗，同時(shí)愛(ài)立信5G點(diǎn)系統，可以在達到同樣容量情況下，功耗降低為業(yè)界水平的50%。
.諾基亞
諾基亞在去年底推出全球首個(gè)液冷基站，打破傳統基站依靠空調降溫的模式，利用液冷降溫，從而比傳統方式省電30%，減少80%二氧化碳排放量，并大大降低基站運行噪音，同時(shí)可回收基站排放的廢熱，二次應用于公寓大樓的供暖系統。利用先進(jìn)的液冷技術(shù)，破解基站能耗難題。
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）更節能的器件材料；（3）引進(jìn)更科學(xué)的散熱方法；（4）通過(guò)AI技術(shù)對設備功率進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制。尤其是AI技術(shù)動(dòng)態(tài)功耗控制，被諸多廠(chǎng)商視為降低能耗的重要突破點(diǎn)。
總的來(lái)說(shuō)，2019年下半年全球運營(yíng)商展開(kāi)對5G基站的大批量建設，將給基站產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)帶來(lái)非常大的商機。而誰(shuí)能在這一波紅利面前占據大頭，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(ài)立信、諾基亞等電信設備廠(chǎng)商都已推出降耗解決方案，但未來(lái)誰(shuí)走得更快、更遠，還有待市場(chǎng)進(jìn)一步檢驗。
移動(dòng)設備訪(fǎng)問(wèn)
