基于多能源融合技術的通信電源能效優化研究

婁占東

（唐山港科技發展有限公司，河北 唐山 063611）

0 引 言

隨著信息時代的飛速發展，通信技術作為支撐現代社會運轉的重要基礎，其穩定性和高效性受到廣泛關注[1]。通信電源作為通信系統的心臟，其能效表現直接影響著整個通信網絡的運行成本和效率。尤其在全球能源緊缺和環境保護意識日益增強的背景下，如何優化通信電源能效，降低能源消耗，成為科研人員迫切需要解決的問題。

1 通信電源能效應用存在的技術缺陷

1.1 電源設備老化問題

通信電源設備在長時間運行過程中，由于環境因素、負載波動、溫度變化等影響，會出現老化現象，從而導致設備的性能下降、故障率增加?，F有的電源管理缺乏對設備老化的預警機制，無法實時監測設備的運行狀態，難以提前發現并解決潛在的老化問題[2]。此外，對于已經老化的設備，缺乏有效的替換和升級策略，導致設備過快地進入報廢階段，增加了維護成本和能源消耗。

1.2 缺乏智能化管理

通信電源的能效不僅取決于設備的性能，還與運行環境和運行策略密切相關。例如，負載的分布、溫度的控制、供電策略的調整等，都會影響電源的能耗。目前許多通信電源系統仍采用傳統的手動管理模式，無法根據運行環境進行智能化調整。由于缺乏智能化管理，電源的運行狀態與能耗情況的數據收集存在局限性，無法為能效優化提供數據支持。

1.3 未及時發現并解決電源能效問題

由于無法及時發現通信電源在運行過程中出現的能效問題，且獲取電源設備的真實工作負載情況、能耗統計數據或電源轉換效率等信息需要額外的傳感器、監控設備或系統集成，缺乏有效的數據采集和處理手段，從而產生能效問題，對電網造成污染。此外，通信電源在運行過程中會產生諧波，諧波會導致電網電壓波形畸變，增加電網損耗，降低電網質量，從而對通信設備造成不良影響。

2 通信電源等效多能源融合優化策略

2.1 多能源融合供電，自適應能源管理

利用多能源融合技術，將不同類型的能源進行組合供電[3]。當主電源設備老化導致能效降低時，可以自動切換至其他備用能源，確保通信設備的穩定供電。多能源融合技術組合供電使用情況如表1 所示。

表1 多能源融合技術組合供電使用情況

由于主電源設備老化，導致能效降低，無法滿足通信設備的穩定供電需求。因此，系統自動切換至備用電源設備1，其供電能力為50 kW，能效比為0.85。同時，太陽能發電和風能發電作為輔助能源，分別提供20 kW 和15 kW 的供電能力。通過應用多能源融合技術，系統可以根據不同能源的供電能力和能效比進行智能調度，確保通信設備的穩定供電。當主電源設備恢復正?；騻溆秒娫丛O備發生老化時，系統會重新評估并調整能源組合，以維持最優的能效。

文章利用智能化管理系統監測電源設備的老化情況，并結合多能源融合技術，通過互享數據和分析算法，使中心側和現場側能夠更為緊密地協同工作。中心側可以及時獲取現場側的數據，并準確評估設備狀態，為現場運維提供及時、有效的技術支持。而現場側可以借助中心側的算法和分析能力，提升自身的數據分析水平，更好地理解和應對設備可能出現的問題。

2.2 智能化監控與調度，集成化管理平臺

為實現對通信電源的實時監控與調度，需要深入分析收集的數據，識別電源的運行模式、能耗趨勢和潛在問題。智能化管理系統采用了多能源融合技術，將太陽能、風能等可再生能源與傳統的市電能源相結合，實現對通信電源設備的遠程監控、故障診斷和能效評估[4]。當發現系統供電異常時，多能源融合技術會將不同類型的能源（如市電、太陽能、風能等）進行整合，實現能源的互補和優化利用，利用可再生能源降低系統對市電的依賴度。多能源融合技術還可以提供更加靈活的供電方式和備份能源，確保通信設備的正常運行。該技術通過實時監測設備的運行狀態和能耗情況，使系統能夠及時發現潛在的故障和能效問題，并提供相應的解決方案。智能化管理系統遠程監控情況如表2 所示。

表2 智能化管理系統遠程監控情況

多能源融合技術通過融合多種可再生能源與市電，實現能源之間的互補與優化利用，提供更為靈活的供電方式與備份能力，確保通信電源設備的正常運行。例如，當市電出現故障時，可再生能源可作為備用能源提供電力。此外，多能源融合技術可降低系統對市電的依賴度，從而減少電費支出。由于可再生能源具有波動性和不穩定性，如果單獨使用可再生能源，可能會對通信電源設備的正常運行造成影響。而利用多能源融合技術將可再生能源與市電進行融合，可以實現對可再生能源的平滑處理，降低其對通信電源設備的影響，從而提高設備運行的可靠性和安全性。

2.3 多能源協同治理，諧波抑制技術優化

文章利用多能源融合技術，將清潔能源（如太陽能、風能等）與傳統電源進行協同供電。清潔能源具有較低的諧波含量，可以有效減少諧波對電網的污染[5]。在多能源融合系統中引入諧波抑制技術，如諧波濾波器、有源濾波器等，可以對諧波進行實時監測和治理，從而降低諧波對電網和通信設備的不良影響。抑制諧波的多能源融合系統綜合評價指標的計算公式為

式中：HPI為綜合評價指標，用于衡量多能源融合系統抑制諧波效果；α為權重系數；T為技術進步率；β為環境友好性；P為可再生能源占比；Y為經濟效益。在設計和優化多能源融合系統的過程中，研究人員可以通過調整權重系數的大小，根據實際需求和優先級來平衡對諧波抑制效果、功率損耗率、諧波抑制程度的關注程度。應用綜合評價指標有助于在多個目標之間取得平衡，最大限度地減少諧波對電網和通信設備造成的不良影響。在微電網中，多能源融合技術的主要作用是儲存由新能源產生的電能，并根據微電網的運行情況對新能源進行削峰、抑制波動。多能源融合技術在諧波抑制和通信電源能效優化方面的效果如表3 所示。

表3 多能源融合技術在諧波抑制和通信電源能效優化方面的效果

由表3 可知：多能源融合技術與有源濾波器結合使用時綜合評價指標最高，達到了0.977；多能源融合技術與諧波濾波器結合使用時綜合評價指標為0.834；單獨使用諧波濾波器的綜合評價指標為0.686；單獨使用有源濾波器的綜合評價指標為0.466。在總諧波失真率方面，多能源融合技術與有源濾波器的組合最低，為39.7%，遠低于其他配置。在功率損耗率方面，多能源融合技術與有源濾波器的結合也達到了最低值，為2.15%，表明該方法的能效優化效果最好。在諧波抑制度方面，多能源融合技術與有源濾波器的諧波抑制度達到6.99%，多能源融合技術與諧波濾波器的諧波抑制度為5.52%，有源濾波器的諧波抑制度為2.16%，而諧波濾波器的諧波抑制度為1.34%。

因此，多能源融合技術在諧波抑制和通信電源能效優化方面展現出顯著優勢，特別是在結合有源濾波器的情況下，該技術能夠實現更高的諧波抑制度和更低的功率損耗率。這為通信電源系統的優化提供了新的思路。同時，基于多能源融合技術的通信電源能效優化策略在降低諧波失真、減少功率損耗和提高諧波抑制度方面有顯著效果，能夠進一步提高通信能源系統的穩定性。

3 結 論

文章主要研究基于多能源融合技術的通信電源能效優化方案，經過實驗驗證，所提策略能顯著提升電源系統的整體能效，有效降低能源消耗，抑制諧波污染，可以進一步推廣應用。隨著相關技術的不斷進步和完善，該策略將在通信領域發揮更大的作用，為推動通信網絡的綠色、高效、安全運行做出更大貢獻。