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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)。

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(yīng)用于各大行業(yè)機(jī)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(tǒng)，為通信設(shè)備供電。

目前，基站設(shè)備供電主要采用-48V直流拉遠(yuǎn)方案，5G時(shí)代BBU集中部署導(dǎo)致部分拉遠(yuǎn)AAU和機(jī)房的空間距離可能進(jìn)一步增加，有望推動(dòng)HVDC直流拉遠(yuǎn)和DPS分布式供電方案的出現(xiàn)。

相比UPS，HVDC具有運(yùn)行效率高、占地面積少、投資成本和運(yùn)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(zhǎng)期。

也有行業(yè)人士分析，HVDC系統(tǒng)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(xiǎn)。而不間斷電源UPS系統(tǒng)供電效率已經(jīng)提高很多，可靠性和可維護(hù)性加強(qiáng)，部分品牌的整機(jī)效率達(dá)到95%以上。

可以預(yù)見(jiàn)，未來(lái)幾種電源都有各自的空間，但HVDC、UPS優(yōu)勢(shì)會(huì)更為凸顯。

5G基站電源，市場(chǎng)空間多大？

不可否認(rèn)，5G通信電源目前是一個(gè)藍(lán)海市場(chǎng)。目前，5G單站供電功率預(yù)計(jì)將達(dá)到約4000瓦甚至更高，因而基站電源存在極大的擴(kuò)容需求。換言之，90%的4G存量電源均需擴(kuò)容和改造，以滿足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(duì)5G電源市場(chǎng)空間的測(cè)算可見(jiàn)一斑：

（1）若在現(xiàn)有的-48V開(kāi)關(guān)電源方案基礎(chǔ)上擴(kuò)容，按照5G基站近4000瓦的輸入功率需求測(cè)算，至少需要增加2個(gè)-48V/50A的整流模塊，假設(shè)以2000元/個(gè)的模塊單價(jià)，則單站的擴(kuò)容成本為4000元。

（2）若采用HVDC直流遠(yuǎn)供或者DPS分布式供電，單站價(jià)值約在7000-1萬(wàn)元左右。進(jìn)一步假設(shè)3種供電方案的建設(shè)比例為1：1：1，那么按照國(guó)內(nèi)450萬(wàn)站的建設(shè)規(guī)模測(cè)算，預(yù)計(jì)5G基站電源市場(chǎng)空間有望達(dá)到315億元。

315億元大蛋糕，誰(shuí)將受益？

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

這些電源廠商的下游直接客戶為電信運(yùn)營(yíng)商和鐵塔公司，不過(guò)，從競(jìng)爭(zhēng)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(jù)2018年三大運(yùn)營(yíng)商集采數(shù)據(jù)，華為、中興、中恒電氣、動(dòng)力源、中達(dá)電通、核達(dá)中遠(yuǎn)通和維諦（前艾默生網(wǎng)絡(luò)能源）已占運(yùn)營(yíng)商集采90%以上的份額，其他份額被易達(dá)、亞澳博信、華脈科技和東莞銘普等企業(yè)占據(jù)。

除了5G基站電源廠商直接受益，鋰電池、機(jī)房溫控設(shè)備廠商也將分得杯羹。安信證券投資公司認(rèn)為，大規(guī)模5G基站建設(shè)，帶來(lái)通信電源廣闊的市場(chǎng)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(yīng)商動(dòng)力源、UPS電源供應(yīng)商科華恒盛、后備通信蓄電池公司南都電源、機(jī)房溫控設(shè)備供應(yīng)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。

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(duì)象。但在政策推動(dòng)和鋰電池優(yōu)勢(shì)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(zhuǎn)換。

“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(cè)后，完全可以回收再利用。通過(guò)對(duì)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(guó)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(jù)鐵塔公司規(guī)劃，2019年其將繼續(xù)擴(kuò)大梯次鋰電使用規(guī)模，預(yù)計(jì)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。

元器件供應(yīng)商受益

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(nèi)部結(jié)構(gòu)劃分，5G基站電源主要由基礎(chǔ)元器件、電池等部件構(gòu)成。

元器件部分主要包括電源管理IC、COOL MOS、快恢復(fù)二極管、肖特基二極管、驅(qū)動(dòng)IC、控制IC、運(yùn)放類(lèi)部件，部分電源還采用快恢復(fù)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(jù)粗略統(tǒng)計(jì)，電源管理IC主要受益者有TI、ON、NXP、英飛凌、ADI、Intersil、羅姆等國(guó)際大廠。模擬IC設(shè)計(jì)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(yīng)商有TE、Molex、永貴電器等，目前永貴電器實(shí)現(xiàn)5G基站電源類(lèi)連接器以及機(jī)柜內(nèi)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(yīng)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(jī)。

不過(guò)，挑戰(zhàn)往往與機(jī)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(jī)遇的同時(shí)，更要跨越功耗大關(guān)。

5G基站功耗，成為攔路虎

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(shè)備的構(gòu)成。5G基站主要由BBU（基帶處理單元）和AAU（有源天線單元）組成。

BBU負(fù)責(zé)基帶數(shù)字信號(hào)處理，AAU則將基帶數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，并調(diào)制成高頻射頻信號(hào)，通過(guò)PA放大功率，再通過(guò)天線發(fā)射出去。另，AAU的上一代產(chǎn)品是RRU（射頻拉遠(yuǎn)模塊），RRU+射頻+天線=AAU。

在這個(gè)過(guò)程中，AAU承擔(dān)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(shù)量激增，導(dǎo)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足125℃耐高溫規(guī)格，包括450V大電解電容也是一樣?！蹦承袠I(yè)人士向《國(guó)際電子商情》分析師透露。

另外，根據(jù)前不久國(guó)內(nèi)運(yùn)營(yíng)商對(duì)5G試點(diǎn)城市的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，5G單站功耗達(dá)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(duì)運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)，功耗的增加意味著運(yùn)營(yíng)成本的增加。據(jù)了解，4G基站年度電費(fèi)約占運(yùn)營(yíng)商總運(yùn)營(yíng)成本的20%，而5G時(shí)代根據(jù)功耗的增長(zhǎng)倍數(shù)來(lái)算，電費(fèi)將翻2.5-3.5倍。這將是天文數(shù)字。加上5G基站建設(shè)數(shù)量增加、后期維護(hù)費(fèi)用的增加等，這些都將成為懸在運(yùn)營(yíng)商頭上的“催命符”。

如何給5G基站“降溫”？

對(duì)于如何降低基站功耗，華為、愛(ài)立信、諾基亞等電信設(shè)備巨頭已經(jīng)從軟硬件兩方面入手來(lái)尋找應(yīng)對(duì)方案，而諾基亞也創(chuàng)新性推出“液冷降溫”，在傳統(tǒng)設(shè)備降溫方式上找到了突破口。

華為

在軟件方面，華為無(wú)線節(jié)能解決方案PowerStar，通過(guò)AI技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了2G、3G、4G多頻網(wǎng)絡(luò)協(xié)同調(diào)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(dá)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(jié)能。

愛(ài)立信

愛(ài)立信在中低頻、高頻產(chǎn)品側(cè)引入機(jī)器智能分析節(jié)能軟件，利用實(shí)時(shí)小區(qū)業(yè)務(wù)量預(yù)測(cè)，判斷是否觸發(fā)節(jié)能轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)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(tǒng)，可以在達(dá)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(tǒng)基站依靠空調(diào)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(yùn)行噪音，同時(shí)可回收基站排放的廢熱，二次應(yīng)用于公寓大樓的供暖系統(tǒng)。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(yīng)對(duì)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(jìn)更科學(xué)的散熱方法；（4）通過(guò)AI技術(shù)對(duì)設(shè)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(yùn)營(yíng)商展開(kāi)對(duì)5G基站的大批量建設(shè)，將給基站產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)帶來(lái)非常大的商機(jī)。而誰(shuí)能在這一波紅利面前占據(jù)大頭，還得看企業(yè)如何應(yīng)對(duì)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(yīng)商甚至華為、愛(ài)立信、諾基亞等電信設(shè)備廠商都已推出降耗解決方案，但未來(lái)誰(shuí)走得更快、更遠(yuǎn)，還有待市場(chǎng)進(jìn)一步檢驗(yàn)。