作者：AIpatent认证专家库成员
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摘 要：NTT DOCOMO（日本最大的移动通信运营商）需要在其通信设施上节约能源并减少CO2排放，这些设施占据了电力消耗的很大一部分。NTT DOCOMO正在改进“下一代5G无线基站（5G-BTS）”，以进一步节省BTS的能耗。这些下一代绿色基站包括太阳能电池板、风力发电设施、锂离子电池以及旨在降低现有通信设施电力消耗的燃料电池，这些设施目前使用商业电力运行。此外，还安装了用来储存发电后的多余电量的燃料电池和锂离子电池，以应对在高峰时段或由于台风、大雨和地震而遭受的电力中断。其中，燃料电池使用甲醇溶液作为燃料，能检测电源故障并自动输出48V直流电。本文中对两种燃料电池进行了测试，检查了断电情况下它们的运行稳定性。
关键字：无线基站，电力中断，燃料电池，锂离子电池，直流电源
1. 前言
近年来人们对于移动网络应对灾害、环境和电力方面的问题，尤其是部署在日本全境的众多无线基站耗电量增加和进一步提高灾害时备用电力供应能力等问题的能力提出了更高的要求。为了应对这些问题，现在正在讨论在无线基站引入大容量锂离子电池和燃料电池，以及电力可视化和能源管理技术等1-2）。本文介绍了为在2020年代普及5G移动网络而探讨的环境友好型且抗灾能力强的“绿色基站”，还讨论了其技术的主要装置——燃料电池的应用。
2. 无线基站的电源系统结构
为连接光纤等固定通信线路和手机等用户终端，日本全境部署了约20万个无线基站。图1是无线基站的网络结构示意图。无线基站在当地接收电力公司的电力，然后将电力用于基站内无线通信设备的运行和蓄电池的充电。
其中蓄电池被作为停电时的备用电源，目前装配的是铅蓄电池，但其与锂离子电池相比，能量密度低，电池寿命短。
另一方面，就无线通信用电而言，日本部署的众多无线基站在整体耗电方面也存在问题。图2示出了无线通信用电的年消耗量比率。在全日本的移动网络必要消耗的约30亿千瓦时的电力中,约20多万座无线基站使用的电力在2017年占到了全体的76%，消耗电量达到约23亿千瓦时3）。
为解决备用电池和庞大的电力消耗的课题，目前正在开发抗灾能力强、对环境友好的绿色基站。
图3是传统的无线基站和绿色基站电力系统的电源结构。其中,（a）是传统的无线基站，（b）是绿色基站。
在传统的无线基站（a）中，通过整流器将AC（交流）200V的商用电转换成DC（交流）48V的电力输送给无线通信设备。另外，备用铅蓄电池与DC48V的总线并联，只有在停电时才放电。
而在绿色基站（b）中，上述整流器被替换成了输出电压可变的整流器，通过升压或降压自由地控制锂离子电池进行充电或放电。而且为了协同控制锂离子电池，在DC48V的总线后接上了太阳能