1前言
根据中国电信电源支撑中心的统计：在中国电信，通信设备用电占总用电量的40％～50%。如何 在这40％～50%上找到一条节能的突破口？中国电信协调各设备厂商在这方面投入了大量的精力，研发新一代电信节能设备产品和技术。其中，开关电源整流模 块休眠技术（电源整流模块呼吸式管理技术）就是最近发展起来的一项安全可靠、简便易行的节能技术。
该技术主要是基于目前通信行业电源系统的实际运行情况提出。目前，通信行业大多数通信设备采用 的是直流-48V供电，且出于对通信系统安全性、可靠性的考虑，配套的电源系统往往采用多级冗余配置，如规模稍大的局站或比较重要局站的变配电系统、发电 机组、蓄电池组等，开关电源系统容量也是按“负荷”的最大需求采取整流模块冗余配置，且系统在“负荷”达不到最大时，这部分冗余往往处于低效工作状态，极 大地浪费了能源。开关电源整流模块休眠技术（以下统称休眠技术）就是通过软件运算后，自动地“开关”整流模块，调整开关电源整流模块系统的负荷率，控制其 工作在相对高效区，从而降低系统低效区的自身功耗，达到节能的目的。休眠节能不同于模块的冷备份。休眠节能模式下，模块的主电路完全停止工作，控制电路仍 在工作，整个系统处于待机状态，一旦负载增大到一定程度或系统异常，系统会立即根据需要唤醒部分休眠模块，使整个系统始终处于安全可靠的工作状态之下。
2测试方法
为保证此次调研的准确性，我们与全省各本地网的技术主管共同商讨测试流程及办法，部分业务骨干 也参与其中。最后确定对我省主体直流系统艾默生电源、武汉洲际、珠江电源、北京动力源、中兴电源5个厂商的直流系统予以重点测试；要求测试每个厂商的系统 不少于5套，均从各分公司最大的系统开始，大系统数量不足时用相对小的系统补充，以确保数据来源的广泛性。
在通信用开关电源系统应用中，一旦系统正式投入使用，其负荷就比较固定，没有外界因素，电源负 荷一般不会有太大的变化。利用这一点，可在保证开关电源输出功率不变的情况下，人工手动逐个关闭整流模块（每操作一次，详细记录系统有关电流、电压等数 据），使每个模块的带载率/负荷率接近100%（但不能超过），来观察系统输入功率的变化，计算出系统效率。通过这种方法将系统的负荷率与开关电源效率加 以联系，找到效率最高时所对应的系统负荷率。
2.1 相关计算公式
被测系统的效率=被测系统的输出功率/被测系统的输入功率
单模块平均负载率=系统电流/工作模块数/模块的额定电流
被测系统的输入功率=UAIAcosΦA+ UBIBcosΦB+ UCICcosΦC （cosΦ不能实测到时，整流器、UPS均取0.9）。
被测系统的输出功率=整流器输出电压×各整流器电流之和
2.2 测试注意事项
每次只能关闭本系统的一台整流模块，在系统完全稳定后记录数值，当单模块平均负载率接近100%时为止。
数据采集的仪表精度要求：三位半或精度级别更高的数字式电压、电流表、功率计或电能分析仪。
3测试结果分析
深圳艾默生开关电源系统节能效果比较见表1。对艾默生开关电源16套系统节能率抽测排序，16 套系统均有节能的条件，节能率为1.8%～20.84%，按年估算可节约电费352～1.7万元。北京动力源开关电源系统节能效果比较见表２。武汉洲际开 关电源系统节能效果比较见表３。广州珠江开关电源系统节能效果比较见表4。
4节能效果分析
4.1开关模块节能有潜可挖
无论哪一种节能技术或节能设备，最关键的是评估它在确保电源系统安全可靠运行的前提下，能不能 把成本降下来。通过本次对我省36套各类型号开关电源模拟休眠测试，有节能效果的系统达30套，占到总数量83%。可见大部分开关电源系统确实具有节能的 条件，为此我们特意将被测系统节约的电量转换成每年的节约电费（按0.7元/ kW·h）,53%的系统每年节约的电费在3 000元以上。这样根据一些电源厂商提供的实现开关电源模块休眠的技术改造费用在3 000元/系统左右，这些系统一年就可收回成本。另外，从测试数据看，被测试的绝大部分系统还处于低效工作状态，所以开关电源整流模块休眠技术有应用空 间，值得推广。
本次测试采用人工手动关闭整流模块输入交流开关的方式，忽略了模块休眠仍需消耗部分能源，但这部分能源消耗毕竟非常有限。本次测试也存在一定的测试误差以及一些偶然因素，影响测试结果，但这些不会对测试结果造成重大影响。
4.2 负载-效率曲线各有差异（包括同规格型号），不能一概而论
本次测试所得负载-效率曲线与各厂商提供的资料大相径庭，每套系统均表现出了不同的负载-效率特性（每套系统均存在差异），这 应该和各个系统所处的海拔、温湿度、电磁环境、供电网品质等因素有关。所以说，厂商对某类型系统采用一套改造方案是不科学的。如果要进行改造，应对所改造 系统做更为细致的测试，以确定该系统的负载-效率曲线，再调整软件控制程序，使系统工作在最佳效率状态，而不能一概而论，对一个型号只设计一种方案。
4.3 要具体实施，不能只单纯追求节能率
看节能效果，不能一味地看节能率，节能率低不一定就不值得改造。一套系统是否值得改造，不能只单纯看节能率，而应该结合该系统的实际负荷功率而定。
另一方面，考虑成本因素，虽说大部分开关电源具有节能的条件，但当年就见效（前提是系统改造费 用在3 000元以下）的只是53%，有40%处于每年节约100～1 000元，这部分系统可能大部分集中在模块局或接入网，交流引入供电环境普遍不好、改造难度大、负荷小、节约费用有限、相对成本回收周期较长（需3～5年 才能收回成本，到时该套设备可能也该退网了）。如果要具体实施开关电源休眠改造，建议这40%放弃改造，不予考虑，而应从大容量的系统中筛选，模块数量配 置较多的优先。对另外的7%（年节电费在1 000～3 000元），要具体情况具体分析。
4.4 高可靠性、高安全性仍然是关键
供电安全是通信电源技术应用的精髓，所以对电源系统的任何改造都要遵循高可靠性、高安全性的原 则。首先是软件逻辑控制的科学性，是否考虑到了特殊情况下自动把休眠功能旁路掉，如系统整流模块损坏数量较多、电池均充电等情况。其次，为避免模块老化程 度不一致，应确保一定周期内每个模块的累计工作时间基本一致，即系统可根据设置的工作时间使模块轮流休眠。
根据中国电信电源支撑中心的统计：在中国电信，通信设备用电占总用电量的40％～50%。如何 在这40％～50%上找到一条节能的突破口？中国电信协调各设备厂商在这方面投入了大量的精力，研发新一代电信节能设备产品和技术。其中，开关电源整流模 块休眠技术（电源整流模块呼吸式管理技术）就是最近发展起来的一项安全可靠、简便易行的节能技术。
该技术主要是基于目前通信行业电源系统的实际运行情况提出。目前，通信行业大多数通信设备采用 的是直流-48V供电，且出于对通信系统安全性、可靠性的考虑，配套的电源系统往往采用多级冗余配置，如规模稍大的局站或比较重要局站的变配电系统、发电 机组、蓄电池组等，开关电源系统容量也是按“负荷”的最大需求采取整流模块冗余配置，且系统在“负荷”达不到最大时，这部分冗余往往处于低效工作状态，极 大地浪费了能源。开关电源整流模块休眠技术（以下统称休眠技术）就是通过软件运算后，自动地“开关”整流模块，调整开关电源整流模块系统的负荷率，控制其 工作在相对高效区，从而降低系统低效区的自身功耗，达到节能的目的。休眠节能不同于模块的冷备份。休眠节能模式下，模块的主电路完全停止工作，控制电路仍 在工作，整个系统处于待机状态，一旦负载增大到一定程度或系统异常，系统会立即根据需要唤醒部分休眠模块，使整个系统始终处于安全可靠的工作状态之下。
2测试方法
为保证此次调研的准确性，我们与全省各本地网的技术主管共同商讨测试流程及办法，部分业务骨干 也参与其中。最后确定对我省主体直流系统艾默生电源、武汉洲际、珠江电源、北京动力源、中兴电源5个厂商的直流系统予以重点测试；要求测试每个厂商的系统 不少于5套，均从各分公司最大的系统开始，大系统数量不足时用相对小的系统补充，以确保数据来源的广泛性。
在通信用开关电源系统应用中，一旦系统正式投入使用，其负荷就比较固定，没有外界因素，电源负 荷一般不会有太大的变化。利用这一点，可在保证开关电源输出功率不变的情况下，人工手动逐个关闭整流模块（每操作一次，详细记录系统有关电流、电压等数 据），使每个模块的带载率/负荷率接近100%（但不能超过），来观察系统输入功率的变化，计算出系统效率。通过这种方法将系统的负荷率与开关电源效率加 以联系，找到效率最高时所对应的系统负荷率。
2.1 相关计算公式
被测系统的效率=被测系统的输出功率/被测系统的输入功率
单模块平均负载率=系统电流/工作模块数/模块的额定电流
被测系统的输入功率=UAIAcosΦA+ UBIBcosΦB+ UCICcosΦC （cosΦ不能实测到时，整流器、UPS均取0.9）。
被测系统的输出功率=整流器输出电压×各整流器电流之和
2.2 测试注意事项
每次只能关闭本系统的一台整流模块，在系统完全稳定后记录数值，当单模块平均负载率接近100%时为止。
数据采集的仪表精度要求：三位半或精度级别更高的数字式电压、电流表、功率计或电能分析仪。
3测试结果分析
深圳艾默生开关电源系统节能效果比较见表1。对艾默生开关电源16套系统节能率抽测排序，16 套系统均有节能的条件，节能率为1.8%～20.84%，按年估算可节约电费352～1.7万元。北京动力源开关电源系统节能效果比较见表２。武汉洲际开 关电源系统节能效果比较见表３。广州珠江开关电源系统节能效果比较见表4。
4节能效果分析
4.1开关模块节能有潜可挖
无论哪一种节能技术或节能设备，最关键的是评估它在确保电源系统安全可靠运行的前提下，能不能 把成本降下来。通过本次对我省36套各类型号开关电源模拟休眠测试，有节能效果的系统达30套，占到总数量83%。可见大部分开关电源系统确实具有节能的 条件，为此我们特意将被测系统节约的电量转换成每年的节约电费（按0.7元/ kW·h）,53%的系统每年节约的电费在3 000元以上。这样根据一些电源厂商提供的实现开关电源模块休眠的技术改造费用在3 000元/系统左右，这些系统一年就可收回成本。另外，从测试数据看，被测试的绝大部分系统还处于低效工作状态，所以开关电源整流模块休眠技术有应用空 间，值得推广。
本次测试采用人工手动关闭整流模块输入交流开关的方式，忽略了模块休眠仍需消耗部分能源，但这部分能源消耗毕竟非常有限。本次测试也存在一定的测试误差以及一些偶然因素，影响测试结果，但这些不会对测试结果造成重大影响。
4.2 负载-效率曲线各有差异（包括同规格型号），不能一概而论
本次测试所得负载-效率曲线与各厂商提供的资料大相径庭，每套系统均表现出了不同的负载-效率特性（每套系统均存在差异），这 应该和各个系统所处的海拔、温湿度、电磁环境、供电网品质等因素有关。所以说，厂商对某类型系统采用一套改造方案是不科学的。如果要进行改造，应对所改造 系统做更为细致的测试，以确定该系统的负载-效率曲线，再调整软件控制程序，使系统工作在最佳效率状态，而不能一概而论，对一个型号只设计一种方案。
4.3 要具体实施，不能只单纯追求节能率
看节能效果，不能一味地看节能率，节能率低不一定就不值得改造。一套系统是否值得改造，不能只单纯看节能率，而应该结合该系统的实际负荷功率而定。
另一方面，考虑成本因素，虽说大部分开关电源具有节能的条件，但当年就见效（前提是系统改造费 用在3 000元以下）的只是53%，有40%处于每年节约100～1 000元，这部分系统可能大部分集中在模块局或接入网，交流引入供电环境普遍不好、改造难度大、负荷小、节约费用有限、相对成本回收周期较长（需3～5年 才能收回成本，到时该套设备可能也该退网了）。如果要具体实施开关电源休眠改造，建议这40%放弃改造，不予考虑，而应从大容量的系统中筛选，模块数量配 置较多的优先。对另外的7%（年节电费在1 000～3 000元），要具体情况具体分析。
4.4 高可靠性、高安全性仍然是关键
供电安全是通信电源技术应用的精髓，所以对电源系统的任何改造都要遵循高可靠性、高安全性的原 则。首先是软件逻辑控制的科学性，是否考虑到了特殊情况下自动把休眠功能旁路掉，如系统整流模块损坏数量较多、电池均充电等情况。其次，为避免模块老化程 度不一致，应确保一定周期内每个模块的累计工作时间基本一致，即系统可根据设置的工作时间使模块轮流休眠。
