1 概 述
通信電源是通信系統(tǒng)必不可少的重要組成部分，其設(shè)計目標(biāo)是安全、可靠、高效、穩(wěn)定、不間斷地向通信設(shè)備提供能源。通信電源必須具備智能監(jiān)控、無人值守和電池自動管理等功能，從而滿足網(wǎng)絡(luò)時代的需求。
通信電源咨詢設(shè)計是通信行業(yè)咨詢設(shè)計單位業(yè)務(wù)單元中的常規(guī)業(yè)務(wù)之一，伴隨通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，設(shè)計師們見證了通信電源技術(shù)中設(shè)備和材料的發(fā)展演變。雖然通信電源一直被視為網(wǎng)絡(luò)配套部分，但通信電源設(shè)備的投資占比、占機(jī)房空間比例、可靠性影響面都已經(jīng)不能僅僅作為1個輔助專業(yè)來看待。目前行業(yè)的競爭往往趨于產(chǎn)業(yè)鏈之間的競爭，無論是用戶、設(shè)備商、咨詢設(shè)計商都在了解整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展現(xiàn)狀來制定相應(yīng)的采購策略、市場策略和研發(fā)策略。本文所述通信電源是指為數(shù)據(jù)中心機(jī)房、基站、局樓提供低壓配電、后備發(fā)電設(shè)備及交/直流電源的設(shè)備、IT設(shè)備內(nèi)嵌式電源，這里需要區(qū)別的是PC機(jī)、移動終端等設(shè)備電源，后者主要是指設(shè)備內(nèi)嵌式電源模塊，不在本文討論范圍。
2 通信電源產(chǎn)業(yè)鏈組成分析
產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)且粋€包含價值鏈、企業(yè)鏈、供需鏈和空間鏈四個維度的概念。產(chǎn)業(yè)鏈中大量存在著上下游關(guān)系和相互價值的交換，上游環(huán)節(jié)向下游環(huán)節(jié)輸送產(chǎn)品或服務(wù)，下游環(huán)節(jié)向上游環(huán)節(jié)反饋信息。
通信電源產(chǎn)業(yè)鏈從價值鏈上下游角度來看主要分為：原材料、設(shè)備制造、代理、工程咨詢設(shè)計、施工、監(jiān)理、工程投資。
通信電源產(chǎn)業(yè)鏈從企業(yè)鏈、上下游角度來看主要分為：原材料提供商、設(shè)備制造商、機(jī)電設(shè)備代理商、電信工程咨詢設(shè)計院、電信工程施工、電信工程監(jiān)理、電信運(yùn)營商。
從空間鏈的角度來看，國內(nèi)通信電源產(chǎn)業(yè)集中在珠三角、長三角、北京地區(qū)；國外主要集中在中歐國家和美國，后者占了通信電源市場份額的60%.
3 產(chǎn)業(yè)鏈現(xiàn)狀與問題
3.1 設(shè)備制造環(huán)節(jié)
?。?）原始創(chuàng)新不足，國外產(chǎn)品壟斷市場
近年來，隨著技術(shù)的進(jìn)步，特別是功率器件的更新?lián)Q代，新型電磁材料的不斷使用，功率變換技術(shù)的不斷改進(jìn)，控制方法的不斷進(jìn)步，以及相關(guān)學(xué)科的技術(shù)不斷融合，通信電源在系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性、電磁兼容性、消除網(wǎng)側(cè)電流諧波、提高電能利用率、降低損耗、提高系統(tǒng)的動態(tài)性能等方面都取得了長足的進(jìn)步。但是也應(yīng)該看到，我國通信電源產(chǎn)業(yè)設(shè)備制造環(huán)節(jié)還存在很大的問題。
國家“十二五”重點(diǎn)扶持的7大戰(zhàn)略性新型產(chǎn)業(yè)包括節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造、新能源、新材料和新能源汽車等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，這些除了生物之外，都與通信設(shè)備有關(guān)系，如新材料行業(yè)“十二五”重點(diǎn)產(chǎn)品高比容鉭粉，鉭粉的比容越高，電容器的容量就越高，尺寸就越??；新一代信息技術(shù)如TDLTE等。三大通信運(yùn)營商的能耗占了整個社會能耗水平的3%,而且隨著大數(shù)據(jù)時代的到來有增大趨勢，因此通信電源的發(fā)展方向是環(huán)保型電源設(shè)備。從小到6 A的微型斷路器到塑殼斷路器、框架斷路器、高壓真空斷路器等，以及高低壓柜體均被國外企業(yè)長期壟斷著。國內(nèi)電力電子器件企業(yè)發(fā)展緩慢，用戶認(rèn)可度低，發(fā)展缺乏后勁，一些被兼并或者淪為舊型號產(chǎn)品代工廠。國家的政策主要放在了高端、新技術(shù)方面，對基礎(chǔ)需求方面的技術(shù)升級和改造缺少投入；實(shí)際上還是超前的布局，但是收效甚微。因?yàn)檎麄€制造業(yè)體現(xiàn)的是產(chǎn)業(yè)鏈的木桶效應(yīng)；國家重點(diǎn)布局大型裝備行業(yè)，對民眾廣泛應(yīng)用的產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)缺少指導(dǎo)，是一種趕超、高科研投入但收效甚微，又不得不大規(guī)模進(jìn)口先進(jìn)產(chǎn)品的局面。
?。?）通信電源行業(yè)需要正本清源
我國通信電源界有不少UPS、防雷接地方面的咨詢設(shè)計專家，在著述立說為行業(yè)普及技術(shù)知識，對通信電源開發(fā)應(yīng)用中的一些誤區(qū)進(jìn)行指導(dǎo)，比如高頻UPS、240 V直流都是很好的技術(shù)；高壓油機(jī)的使用也是必然趨勢，也值得去投資推廣；對于諸如“零地低壓應(yīng)小于1 V才能加電”,“輸出功率因數(shù)越高越好”、“工頻UPS優(yōu)于高頻機(jī)型UPS”等不分場景的誤解和偏見應(yīng)該正本清源。
3.2 咨詢設(shè)計環(huán)節(jié)
在集中供電必須向分散供電過渡提高可靠性的行業(yè)共識下，通信電源設(shè)備由集中走向了分散，但也有一種提法是“交流走向集中、直流走向分散”,筆者認(rèn)為不妥，除中壓設(shè)備外，今后的交流、直流設(shè)備都是走向分散。高層通信建筑10 kV上樓已是很常見、電信運(yùn)營商也規(guī)定“變壓器、UPS單機(jī)額定容量應(yīng)不超過400kVA;由多臺UPS單機(jī)組成的UPS系統(tǒng)額定容量不宜超過800 kVA .提倡采用幾個中等容量UPS系統(tǒng)分散供電，避免大容量UPS系統(tǒng)集中供電”,由此可見交流、直流都是走向分散的。
3.3 電信運(yùn)營商
從電信運(yùn)營商方面來看通信電源存在以下發(fā)展瓶頸：
?。?）鉛酸電池污染嚴(yán)重
根據(jù)工信部統(tǒng)計數(shù)據(jù)，2011年底之前的基站數(shù)量已超過200萬個，無論是宏基站還是微基站，平均每個基站的蓄電池容量已超過2組300 Ah,VRLA、GEL鉛酸蓄電池組在25℃的溫度條件下，最長使用壽命可達(dá)10~15年，環(huán)境溫度每升高10℃，蓄電池壽命將縮減一半。但是通常情況下野外環(huán)境惡劣基站蓄電池的使用壽命在3~4年。2011年5月開始，由于一系列“血鉛事件”等鉛污染報道，全國2 000余家鉛酸蓄電池企業(yè)80%被陸續(xù)勒令關(guān)停；鉛酸蓄電池在生產(chǎn)、回收環(huán)節(jié)產(chǎn)生了大量的環(huán)境污染。
鉛酸電池在回收時，鉛酸電池會被分解為：塑膠、鉛和硫酸。鉛片會被再加工，以用于新的電池中，也是回收商主要的回收對象，對于硫酸，回收再利用成本高則直接傾倒掉，造成了地表水和土壤的鉛、硫酸污染。
?。?）電源設(shè)備占用面積大，空間浪費(fèi)嚴(yán)重
通信機(jī)房平均數(shù)據(jù)：舊機(jī)房規(guī)劃初期的電源設(shè)備面積為18%~20%,實(shí)際使用占機(jī)房面積的30%左右，很多通信機(jī)樓因此造成了機(jī)房機(jī)架安裝空間的閑置。個別承重不符合15 kN要求的機(jī)房，機(jī)房占比甚至達(dá)到了40%~50%;主要原因一是通信設(shè)備功耗發(fā)展速度快，二是蓄電池后備時間長，機(jī)房空間面積浪費(fèi)嚴(yán)重。即使配備了有人職守、自啟動油機(jī)，蓄電池的后備時間仍然是1~4 h不等。
IDC機(jī)房平均數(shù)據(jù)：數(shù)據(jù)中心機(jī)房單機(jī)架功耗大，決定了其電源設(shè)備占地面積更大，所有中低壓設(shè)備、電源設(shè)備、末端配電單元的總占地面積已經(jīng)達(dá)到了機(jī)房總使用面積的50%以上，高低壓設(shè)備與發(fā)電機(jī)組設(shè)備占電源面積60%、UPS等不間斷電源系統(tǒng)及電池組、PDU列頭柜占了電源面積的40%.
蓄電池后備時間長，機(jī)房面積浪費(fèi)嚴(yán)重。即使配備了有人值守、自啟動油機(jī)，開關(guān)電源系統(tǒng)蓄電池的后備時間仍然是1~4h不等；而UPS系統(tǒng)和-48 V系統(tǒng)后備時間不同，有待統(tǒng)一。
?。?）新型電源設(shè)備推行緩慢：規(guī)范過于保守，節(jié)能型新型電源設(shè)備，沒有取可靠性與經(jīng)濟(jì)性的最佳結(jié)合點(diǎn)，更多的是犧牲了成本。
4 產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展趨勢
4.1 設(shè)備制造商
首先從設(shè)備制造商方面來分析，電源產(chǎn)業(yè)有如下發(fā)展趨勢：
?。?）節(jié)能環(huán)保儲能設(shè)備將大行其道
未來的趨勢靠化學(xué)儲能已經(jīng)出現(xiàn)了“天花板效應(yīng)”,從環(huán)保和能耗上來講不是長久之計，建議國家研發(fā)部門、科研院所、有實(shí)力的企業(yè)加強(qiáng)對機(jī)械能儲能方式的研究，包括真空飛輪儲能UPS、飛輪儲能柴油機(jī)機(jī)組的研發(fā)。
?。?）通信電源的效益“天花板效應(yīng)”
按照TRIZ理論（“創(chuàng)造性解決問題的理論”的俄語縮略語）描述的技術(shù)系統(tǒng)發(fā)展進(jìn)化規(guī)律，一般而言，技術(shù)的生命周期包含四個階段：嬰兒期、成長期、成熟期和衰退期。種種跡象表明，通信直流電源的核心技術(shù)，開關(guān)電源技術(shù)基本上開始步入成熟期：效率的提升變得緩慢和困難、而電源損耗不能大幅度降低限制了功率密度的進(jìn)一步提高。未來幾年甚至十幾年內(nèi)，通信直流電源產(chǎn)品將進(jìn)入一個緩慢發(fā)展的階段。直至有一天，一種新的電源變換技術(shù)出現(xiàn)，通信直流電源產(chǎn)品就會再出現(xiàn)一個階躍性的發(fā)展，就像開關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)替代線性穩(wěn)壓技術(shù)，給電源帶來了革命性的變化。目前來看工頻UPS、開關(guān)電源系統(tǒng)、閥控蓄電池行業(yè)都已進(jìn)入“天花板效應(yīng)”,出貨增量不增收。電源設(shè)備制造商要加強(qiáng)新產(chǎn)品開發(fā)才能在未來幾年走出困局，比如高可靠DPS、機(jī)械能儲能代替化學(xué)能、基站市電& 太陽能互補(bǔ)等方面。
?。?）國內(nèi)產(chǎn)業(yè)也在逐步發(fā)展
但是可以看到由國外長期壟斷的通信電源市場正在逐步改變，國內(nèi)諸如珠江電源、科泰油機(jī)、科士達(dá)、中興電源及動環(huán)監(jiān)控，匯達(dá)豐電器設(shè)備等國內(nèi)一批優(yōu)秀民族企業(yè)正在崛起，以不滿足模仿、拼裝，自主創(chuàng)新技術(shù)越來越多。
4.2 電信運(yùn)營商
?。?）通信電源供電往高壓發(fā)展
數(shù)據(jù)設(shè)備供電高壓化：中國電信主導(dǎo)的240 V直流供電技術(shù)、中國移動主導(dǎo)的336 V直流供電技術(shù)正逐步擴(kuò)大使用臺數(shù)；240 V技術(shù)從江蘇鹽城開始，2007年開始?xì)v經(jīng)5年“磨一劍”,開創(chuàng)了通信電源自主創(chuàng)新的先河。隨著大數(shù)據(jù)時代的到來，數(shù)據(jù)設(shè)備占全網(wǎng)設(shè)備比例增加、IDC機(jī)房數(shù)量增加，大功率密度，高電壓通信電源需求增加；通信電源整體系統(tǒng)在高壓環(huán)境下的可靠性、適用性和節(jié)能水平仍需要加強(qiáng)研究。通信電源維護(hù)人員平時在一線工作中善于總結(jié)、創(chuàng)新可以做出更多的創(chuàng)新成果。
在通信電源的市電引入方面，目前大樓IDC機(jī)樓已逐步從10 kV引電向35 kV引電發(fā)展，全國在建或規(guī)劃建設(shè)的5 MkW以上的數(shù)據(jù)中心已有50多個。
?。?）電源小型化、高功率密度需求增大
2017年以前世界上大型電信運(yùn)營商2G設(shè)備將退網(wǎng)，4G時代已經(jīng)到來，新一代高性能的路由器、4G基站也提出了更高的供電要求：單板及系統(tǒng)的功耗更高、單板上元件密度更大、系統(tǒng)中電路板密度更大；無線設(shè)備單位載頻功耗的耗電量上也有比較明顯的下降，體積小、重量輕、壁掛式安裝需要高防護(hù)等級及散熱效果；MINI通信機(jī)房對電池的適應(yīng)性提出了難題。而在通訊設(shè)備上，由于現(xiàn)時所需的容量增加、3G發(fā)展、寬頻應(yīng)用等，造成所需的電源功率大大增加，其它問題也相應(yīng)提出，必須在整體設(shè)計上考慮EMI、防干擾、浪涌、瞬態(tài)保護(hù)、散熱設(shè)計等重要因素。
4.3 咨詢設(shè)計商的專業(yè)任務(wù)
?。?）協(xié)調(diào)節(jié)能減排的趨勢
當(dāng)今通信機(jī)房、IDC機(jī)房節(jié)能減排80%的可行空間在于空調(diào)制冷的節(jié)能，空調(diào)也占據(jù)了40%~55%的全網(wǎng)整體能耗；通信電源的節(jié)能潛力為15%的空間。
但是節(jié)能的最終水平仍是通過電量的節(jié)省來體現(xiàn)，因此研究節(jié)能量評估和測定方法、協(xié)調(diào)節(jié)能服務(wù)將是一大課題。EPC（合同能源管理）模式很好，在國外應(yīng)用廣泛，但是在通信運(yùn)營商中卻推行不暢，一方面是國有企業(yè)特點(diǎn)所致，一方面與節(jié)能量認(rèn)定方法模糊也有關(guān)系。
（2）一體化設(shè)計專業(yè)融合趨勢
電源與空調(diào)、電源與軟件開發(fā)、電源與建筑、電源與維護(hù)管理，配套咨詢設(shè)計往往體現(xiàn)的是一體化協(xié)同工作的形式；綜合配套是電源設(shè)計項(xiàng)目管理的難點(diǎn)，小型機(jī)房裝修、小型土建、工藝、消防等多個專業(yè)系統(tǒng)配合最能考驗(yàn)電源專業(yè)項(xiàng)目管理人員的協(xié)調(diào)能力；最好的解決方案是圍繞技術(shù)體系將小型配套模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化。
（3）新業(yè)務(wù)單元趨勢：中立、客觀的第三方檢測機(jī)構(gòu)
技術(shù)咨詢向第三方認(rèn)證測試方向轉(zhuǎn)變。除了國家強(qiáng)制性CCC標(biāo)準(zhǔn)、工信部入網(wǎng)許可證外，補(bǔ)充認(rèn)證證書增加。獨(dú)立于制造廠、銷售商和使用者（消費(fèi)者）的、具有獨(dú)立的法人資格的第三方機(jī)構(gòu)的測試：通信電源設(shè)備效率、節(jié)能水平認(rèn)證、IDC機(jī)房能效評價體系和水平認(rèn)證、檢測認(rèn)證。比如某大型設(shè)計院成立了電源質(zhì)檢中心、防雷檢測中心和通信防護(hù)中心，可以承接通信電源設(shè)備泰爾認(rèn)證測試、電源和防雷設(shè)備入網(wǎng)測試，運(yùn)營商電源產(chǎn)品集采測試等。
我國第三方評級、檢測機(jī)構(gòu)發(fā)展滯后于經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，但市場潛力、需求很大，一方面是由于我國工業(yè)化進(jìn)程遠(yuǎn)未完成，另一方面我國第三產(chǎn)業(yè)的發(fā)展存在質(zhì)量問題；單獨(dú)依靠政府質(zhì)檢部門的檢測不符合市場規(guī)律也很難檢測到具體細(xì)節(jié)，政府也沒有那么大投入去做每個廠家的檢測，由市場產(chǎn)生的需求應(yīng)該由社會化大生產(chǎn)專業(yè)力量分工消化。
?。?）通信電源設(shè)計：往低壓配電設(shè)計方向發(fā)展
大多數(shù)項(xiàng)目的實(shí)踐案例證明，建筑設(shè)計單位很難做好通信局樓的低壓配電系統(tǒng)，給后續(xù)的維護(hù)、擴(kuò)容、升級帶來了很大的問題。往往是建筑設(shè)計單位做的低壓配電系統(tǒng)3~5年后系統(tǒng)就需要改造，然后交給郵電設(shè)計單位去完成艱難復(fù)雜的系統(tǒng)改造，風(fēng)險轉(zhuǎn)嫁給了郵電設(shè)計單位，主要原因是建筑設(shè)計單位缺少通信專業(yè)設(shè)計經(jīng)驗(yàn)、對通信領(lǐng)域了解不夠透徹。大量的局樓需要改造、擴(kuò)容升級，比如由630 kVA系統(tǒng)升級為1 250 kVA系統(tǒng)；或單獨(dú)對配電柜進(jìn)行改造，從設(shè)計費(fèi)產(chǎn)值角度來看低壓配電設(shè)計費(fèi)基數(shù)大；從技術(shù)操作復(fù)雜程度來看，目前成套技術(shù)都已成熟，市場主要以ABB、施耐德、西門子、GE四家獨(dú)大。
?。?）引領(lǐng)IDC建設(shè)新范式
大型數(shù)據(jù)中心建設(shè)模式類似建設(shè)一個航空母艦，航空母艦不可能是船體完工后再安裝航海系統(tǒng)、航空系統(tǒng)和支持系統(tǒng)，肯定是統(tǒng)籌設(shè)計在前。IDC機(jī)房也是這樣，不能再延續(xù)過去通信機(jī)房樓建設(shè)模式，先蓋樓再考慮細(xì)節(jié)，必然是借鑒建筑行業(yè)BIM 理念，從最終使用方逆向思維，建設(shè)規(guī)劃設(shè)計模式先后順序：業(yè)務(wù)、主設(shè)備、空調(diào)、電源、低壓設(shè)備、系統(tǒng)集成、建筑配套的逆向思維模式的趨勢。
5 總 結(jié)
通信電源是支撐我國信息化的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施；加強(qiáng)自主創(chuàng)新、注重節(jié)能環(huán)?？梢源龠M(jìn)產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展；國家應(yīng)該針對通信電源制定相應(yīng)規(guī)劃，從產(chǎn)業(yè)布局、政策扶持、創(chuàng)新激勵上拿出更多更好的政策。