1、三大運營商齊發力，5G基站建設進度或超預期
自2020年以來，5G基站的建設就早早超出預期，實現了68萬個5G基站的建設，更將于2025年預計完成760萬個基站的建設。
由于5G使用了更大規模的陣列天線、更高的帶寬，所以單站滿載功率接近3800W，是4G基站功耗的3.5倍。考慮到機房其他設備的能耗，我們認為 5G基站能耗將會達到5300W，如果以4小時備用的時間計算，單個基站后備電源容量需21.2KWh，而單個4G基站為11.2GWh，預計到2025年累計備用電源 需求容量達到161GWh。
2、5G 基站高功耗促使備用電源擴容
通信移動網絡中，基站是移動通信網絡耗能主要組成部分，占到整個網絡耗能 80%以上。5G基站耗能相對較高，儲能安裝需求提升。
據測算，滿載的5G基站單站功率已接近3800W，即使空載情況下功率也達到2300W，是4G的2.6倍。如考慮其他設備的能耗，單個5G基站的能耗將超5KW 。
備用電源容量的設計一般按照基站峰值功耗來定，為了滿足必備的時長需求，更換大容量的后備電源不可避免。單個4G基站備用 電源典型值約 11.2KWh，而5G基站則需擴容至21.2KWh，近乎翻倍。
3、三大運營商供給擁有514萬個4G基站
移動241萬，聯通135萬，電信138萬。如果想要把5G網絡實現全國覆蓋，則需要超過770萬個基站。 預計2025年前，我國5G宏基站數量將會達到760萬個，未來5G組網將以微基站為主，整個5G宏基站備用電源總需求容量高達161GWh。
（5G 基站儲能電池需求量測算）
（2019-2025年5G基站對備用電池電池需求量(單位：GWh)）
二、鐵鋰基站儲能元年，替代趨勢明晰
1、通信基站備用電源：鉛酸落幕，鐵鋰登場
鉛酸電池被替代是行業發展的必然結果，隨著5G基站功耗大幅增長， 用電成本大幅增加，因此基站對調峰調頻的需求也增強。
（鉛酸電池與磷酸鐵鋰電池性能對比）
從兩類電池的性能指標對比來看：
磷酸鐵鋰電池性能指標全面領先鉛酸電池。鐵鋰電池循環壽命可達3000 次以上，而鉛酸電池的循環壽命僅 500 次左右；在能量密度方面，鐵鋰電池大幅領先，疊加工作電壓、溫度等等，更適合替代鉛酸作為基站備用電池。
（通信基站備用電源鉛酸VS鐵鋰使用成本比較）
運營商的壓力不僅在備用電源花費上，在5G 時代，由于功耗大幅增加，運營商將面臨非常大的電費壓力，單個5G基站每天電費約125元。如果把鐵鋰電池削峰填谷作用考慮進來，可大大降低5G基站用電費用。
（單個5G 基站備用電源鐵鋰和鉛酸削峰填谷對電費消耗的影響測算）
若全國完成 760 萬個 5G 基站布局，使用鐵鋰電池作為備用電源并進行削峰填谷， 較使用鉛酸電池每年多節省電費194億元。
（ 2019-2025年5G基站鐵鋰電池需求量測算）
2、鐵塔停止采購鉛酸電池，鐵鋰滲透加速
據中國鐵塔披露，我國目前有180萬個存量鐵塔備用電池總容量超過 44GWh，幾乎全部為鉛酸電池。2018年中國鐵塔下發《關于停止鉛酸電池采購和置換的通知》中提及：要求停止采購鉛酸電池，新增和替換電池轉為采用“車載梯次利用電池”或“全新磷酸鐵鋰電池”，按6年的存量替換周期，預計2024年后，鉛酸電池將徹底退出通信基站備用電源配套，磷酸鐵鋰會成為基站備用電源主力。
自2019年以來，鐵塔在梯次利用鐵鋰電池上多次招標，更是采購了大量全新磷酸鐵鋰電池。一方面是因為新能源汽車的電池退役報廢未進入放量期，梯次利用電池規模還不能滿足鐵塔的需求；另一方面，則是全新的鐵鋰電池更適合在5G基站上作為頻繁調峰調頻所使用。
此外，鐵塔還對未來6年規劃了60萬座削峰填谷站和60萬座新能源電站，屆時會新增電池需求量92GWh，結合鉛酸替代速度，預計每年鐵鋰電池需求量將會遠超過22GWh。
未來2-3年，動力電池梯次利用規模不能滿足要求，預計鐵塔仍以全新梯次鐵鋰電池并行采購，對鉛酸電池的替代也將隨著5G基站的部署而加快腳步。
3、中國移動率先開啟鐵鋰電池招標，聯通電信有望跟進。
傳統電源簡單的供備電功能無法滿足5G時代的需求，站點能源需要以電源為中心， 實現電源與 站點設備的協同(電池、空調、市電…)、電源與網絡負載聯動。5G時代實現傳統電源向智能電源的演進。5G基站智慧能源管理系統（也5G基站智慧電源），不同于傳統的基站監控系統，它具有統計數據分析、數據挖掘、能耗評價、能耗優化和節能控制等多種功能，能夠更好地提升能效并且幫助運維人員管理基站運行。5G基站智慧能源具備全鏈路高效節能的特點，區別于4G時代單部件高效計，5G智慧能源從供電、轉換、備電、溫控、配電和負載環節進行端到端的節能系統設計，追求“0 bit 0 Watt”的終極目標。5G基站智慧能源，由分布在電源設備和基站內其他設備上的傳感器、測量儀器、控制器、有線或無線傳輸網及服務器組成。
5G基站智慧能源的典型特征：
1）負載協同；
2）智能儲能；
3）智能削峰;
4）智能溫控：基于AI智能，由傳統溫控僅由1個變量(環境溫度)控制 ，轉變到溫控與基站其他N個因素協同聯動 (如環境溫度、設備溫度、業務狀態、天氣預測… ) ，實現高效節能；。
“最近幾年，儲能在5G基站大量應用，也是基于供電方式的節能，5G基站智慧能源的發展。隨著5G基站、5G基站儲能對溫控智能化的提升，對熱管理要求的提高，溫度傳感器，也迎來了一定的快速發展！”一直在為儲能行業提供溫度采集方案的特普生溫度傳感器廠家曾老師說。基于最近5年，隨著新能源的發展，特別是鋰電池儲能的發展，5G基站供電（電源）節能方案，在上面方案的架構里，在“蓄電池”、“通信設備”、“開關電源”、“溫控”等方案上，結合物聯網、互聯網技術，升級到了5G基站智慧能源。安全便捷為核心， 高容量為5G基站儲能產品的第一要求。不同品牌的5G基站儲能產品容量差異不大， 5G基站在選購儲能時， 安全是一切的基礎。“我們溫度傳感器，在儲能上游，就參與到鋰電池里的熱管理、溫控，”溫度傳感器廠家特普生曾老師說，“電池本體的溫度檢測，溫度傳感器可以安裝在電池間隙中，也安裝在電池包帶中。電池冷卻介質的溫度檢測，溫度傳感器可以安裝于冷卻管里。BMS控制板的溫度檢測，溫度傳感器有一體方式、捆綁方式、緊挨方式等多種結構可以選擇。”“在鋰電池下游，鋰電池在規定工作溫度范圍內，才可能實現最佳的能源效率。溫度傳感器監測并控制電池溫度，防止過熱。有效延長電池使用壽命并增強安全性。為此，必須在多處測量電池溫度，防止局部過熱。這些測量電池溫度的位置，往往有電池本體、冷卻液、BMS板等等。”一直在為儲能行業提供溫度采集方案的特普生溫度傳感器廠家曾老師又說。本文落地于“5G基站用溫度傳感”這個垂直主題。5G基站儲能系統由電池組、 消防、溫控、PCS、EMS、BMS構成，5G基站儲能設備主要由電池組、儲能逆變器( PCS)、能量管理系統( EMS)、電池管理系統( BMS)構成。“發電、電網、用電都用到儲能，儲能都到溫控，溫控都用到溫度傳感器。”“我們特普生，2022年，推出了儲能CCS電池模組溫度/電壓采集方案，有家庭/工商業儲能CCS、通信儲能CCS、箱式儲能CCS、便攜儲能溫度傳感器，來解決對應不同儲能溫度采集問題/儲能CCS，安裝在電池包上，形成一套電池模組。”*CCS，即Cells Contacting System， 即線束板集成件、采集集成件、總成或線束隔離板。“特普生通信儲能CCS，就應用于5G基站儲能，通過銅鋁巴，實現電芯串并聯，輸出電流；采集電芯電壓；采集電芯溫度。我們有螺絲固定方案、激光焊接方案、超聲焊接方案、FPC方案。”“特普生通信儲能CCS之外，也用于5G基站儲能的，還有儲能溫控（風冷/液冷）溫度傳感器、儲能消防溫度傳感器等產品。”儲能冷卻（風冷/液冷）系統溫度管理：“儲能風冷或液冷，這些冷卻溫度管理，要采用單端玻璃封裝熱敏電阻，精度高、可靠性好。譬如雙85測試1000小時，耐水煮測試1000小時。采用特殊的內部結構，正常使用壽命10年以上。”儲能消防系統溫度管理：“我們，發現儲能消防系統溫度管理，這套傳感器，特別適合用于儲能消防用。最小直徑尺寸可以做到：0.7mm。響應速度最快可達1.5S（液體介質）。溫濕度模塊、溫度氣體模塊等，也可以無線化數據傳輸。”“目前，市場反饋的傳感器失效模式為兩種：防水與耐壓情況不佳。防水是指吸潮后傳感器阻值下降，主要為潮氣影響；耐壓則是傳感器絕緣層被擊穿。為妥善解決傳感器失效模式，特普生傳感器針完全勝任。一是針對潮氣影響，特普生傳感器在保持耐溫175度的條件下、耐水煮168小時。打破行業48小時極限；二在絕緣度問題上，特普生傳感器可長期耐壓5VDC，遠高于行業3500VDC的標準要求。”
最近5年，隨著新能源的發展，特別是鋰電池儲能的發展，5G基站供電（電源）節能方案，在上面方案的架構里，在“蓄電池”、“通信設備”、“開關電源”、“溫控”等方案上，結合物聯網、互聯網技術，升級到了5G基站智慧能源。5G產業鏈的上游包括網絡規劃運維以及芯片、光器件、光纖光纜、視頻器件等各類器件材料。網絡規劃運維包括無線接入網、業務承載網等前期規劃設計和后期優化運維。
5G通信技術器件材料具體包括:
· 芯片及模組
· 視頻器件：射頻器件、射頻電纜、天塔及鐵塔、手機濾波器/天線/PA
· 光器件
· 光纖光纜：光棒輔材、光纖光纜
涉及企業包括:
5G產業鏈上游需要用到溫度傳感器的，主要在光模塊/光器件。配合濾波器，也可能用到溫度傳感器！
5G產業鏈的中游為設備網絡，包括主設備商、基站/天線、網絡、配套。
· 主設備商：基站、傳輸設備 FiberHome MEDIATEK
· 基站/天線：小基站、天線
· 網絡：SDN/NFV、網絡工程、網絡優化、 UNIS 紫光 世紀鼎利
· 配套：配套設備、芯片終端配通信業務
設備網絡中，傳輸網絡是5G的大動脈，基站顯得尤為重要。目前，5G關鍵技術的具體方案已經基本確定。MassiveMIMO(大規模天線陣列)技術成為5G的標準技術之一。隨著5G技術的推廣、應用，天線數量將大幅增加。5G技術需要新的網絡架構和網絡拓撲，即使用SDN(軟件定義網絡)/NFV(網絡功能虛擬化)實現網絡架構，并大量使用SmallCell(小基站/小蜂窩)構建網絡。5G產業鏈中游，溫度傳感器應用比較廣泛：基站、小基站。
通信行業的基站能耗問題歷來已久。基于目前的測試結果,5G基站的電能消耗或是4G基站的2倍到3倍,基站數量又多,用電費用預計將占5G基站運營成本的40%以上。據專家預測,到2025年,通信行業將消耗全球20%的電力。5G 基站大規模建成投運將拉動全社會用電量增長,5G 對電力需求的影響將廣泛的體現在核心網和 IDC 的運行、各種新型應用場景、商業模式以及衍生出的海量數據的傳輸、處理上。通信基站內的電源設備和通信設備等都需要在一定的溫濕度條件下運行，同時對空氣的清潔度也有一定的要求。基站內的電源系統、配電系統以及通信設備在運行過程中都會發熱，因此要保證基站維持一定的溫濕度，需要配置合適的制冷系統。目前，在大部分無人值守的基站，制冷系統都是不間斷地工作，其耗電量占總耗電量的占比超過40%。目前，基站內普遍使用舒適性家用空調，空調設備無法接入動環監控系統，智能化程度較低。智能熱交換系統利用室外自然冷空氣作為冷源，當室外空氣溫度與基站內空氣溫度差達到一定程度時，采用換熱系統利用室外冷空氣降低室內空氣溫度。“如下圖所示，智能熱交換系統主要由換熱芯體、室內側風機、室外側風機、控制器、用于環境監測的溫濕度傳感器和其他附件組成。”石冢、芝浦、大泉、華工高理與特普生等溫度傳感器領域的專家告訴溫度傳感器研究院的研究員。
智能熱交換系統適用于室內外溫差較大的地區，可以很好地降低空調能耗，同時延長空調壓縮機的使用壽命，降低通信運營商的運營維護成本。熱管換熱系統利用室內外溫差，通過封閉管路中工質的蒸發、冷凝將室內的熱量傳遞到室外，形成動態熱力平衡的循環，維持基站內工作環境穩定。“熱管換熱系統主要由室外冷凝器、室內蒸發器、連接管、控制系統及溫濕度傳感器等部件組成。”“熱管換熱系統的基本工作原理基于室內外溫度數據，室內溫控目標溫度用T0表示，熱管換熱系統啟動溫度用T1表示，基站空調啟動溫度用T2表示，設備停機溫度用Ts表示，其中T2>T1>T0>Ts。“控制系統通過室內和室外的溫濕度傳感器持續監測基站室內和室外的空氣溫濕度，當基站內溫度低于Ts時，熱管換熱系統和基站空調均不運行以節約能源消耗。當基站內溫度達到T1且T0與室內外溫差滿足運行條件時，熱管換熱系統啟動運行，當溫度低于Ts時，系統停止工作以節能。如果熱管換熱系統不能滿足室內降溫，基站內溫度超過T2，控制系統就會啟動基站空調進行降溫。”液冷散熱技術對比傳統制冷系統，具有散熱效率高，能耗低等優點，目前在數據中心機房等應用較多，在基站內的應用較少。諾基亞別出心裁，開發出了液冷技術，Harry Kuosa表示：“傳統上，基站是通過空氣流動來冷卻的，而諾基亞的這項創新是利用液體作為冷卻劑，液體能比空氣更有效地散發基站的熱量。最終，這套液冷系統可將能耗降低約30%，將二氧化碳排放量減少80%。”諾基亞已通過與Elisa和Efore公司合作，在芬蘭赫爾辛基的一棟公寓大樓里部署了全球首個液冷基站系統。據報道，該液冷基站系統除了可以實現省電30%，二氧化碳排放量減少80％外，還移除了空調和風扇，大大降低了基站運行噪音，并且可回收基站排放的廢熱，二次應用于公寓大樓的供暖系統。“諾基亞這套系統，目前還沒公布技術細節，但是，目測溫度傳感器相關產品必不可少。”石冢、芝浦、大泉、華工高理與特普生等溫度傳感器領域的專家特別強調。基站智慧能源管理系統不同于傳統的基站監控系統，它具有統計數據分析、數據挖掘、能耗評價、能耗優化和節能控制等多種功能，能夠更好地提升能效并且幫助運維人員管理基站運行。智慧能源管理系統由分布在電源設備和基站內其他設備上的傳感器、測量儀器、控制器、有線或無線傳輸網及服務器組成。4G時代，平均一個基站62%的電費被主設備消耗，其它都被溫控（空調）、電源系統等使用，也就是站點能效僅62%。而華為的刀片式電源，可讓5G站點的溫控能耗極大降低。
華為新一代刀片式基站5G時代，華為的刀片式電源系統，可實現自然散熱，免于維護，將不再需要空調降熱，連風扇也不用，電源系統的效率就是站點能效，效率自然高了許多，不再有過多浪費的電能。目前的供電系統節能技術主要集中在提高電源設備能效、引入新能源取代或部分取代市電以及根據峰谷電價錯峰用電等方面。
（基站供電系統示意圖）高頻開關電源系統的主要核心部件是整流器，整流器的效率直接影響高頻開關電源系統的效率。通常通信基站在設計時會考慮到冗余配置，這就導致在基站實際運行時，通信設備負載電流通常工作在整流器的50%負載率以下，閑時負載率將會更低。某品牌普通50A整流器和高效50A整流器的效率曲線對比如下圖：（某品牌普通50 A整流器和高效50 A整流器效率曲線）5G網絡建設的速度逐漸加快，分布式站點布局越來越多，分布式站點的電源系統需求也日益提升。因為5G網絡傳輸的特殊性，在靠近居民區、商業區等人流密集場所，傳統的供電方案難以適配，急需一種新的電源系統解決方案。5G一體化電源系統具有體積小、重量輕、效率高、靈活取電、快速安裝、免維護等特性，可以安裝在城市街道、高速路旁、居民樓道、樓頂、弱電井、地下車庫等多種場景，支持壁掛、抱桿、旗裝、平裝及落地等多種安裝方式，是5G微基站建設比較理想的電源解決方案。5G一體化電源系統由電源模塊和電池模塊兩部分組成，均為鋁制外殼，可以達到IP65防護等級的要求。電源模塊和電池模塊均無散熱風扇，內部結構采用隔離設計，整體采用自然散熱方式。（更多詳細內容，可以關注“溫度傳感器研究院”微信號《5G電源與溫度傳感器》文章）。在太陽能充足的情況下，光伏供電系統作為唯一電源為通信設備供電，同時為蓄電池組充電.當光照不足，太陽能無法滿足通信設備負荷時，高頻開關電源系統開始工作。當太陽能充分恢復足以為負載供電時，高頻開關電源系統將關閉，整個電源系統可以最大限度地利用太陽能，減少電網電力消耗。通信基站內的蓄電池組通常按照高頻開關電源系統的額定容量進行配置，而在實際使用中，高頻開關電源系統的負載量通常在額定功率的50%以下，這就使得通常情況下基站內的蓄電池組都存在著一定的富余容量。對于存在峰谷電價差的地區，可以利用基站內的蓄電池組應用峰谷儲能技術（削峰填谷技術）降低電費成本。“這些升級供電方式的節能，從上圖可以看到，大量應用蓄電池、空調、通信設備，移動油機、高頻開關電源系統，都需要熱管理、溫度控制，都可以用到溫度傳感器相關產品與技術。”
特普生，成立于2011年，是國家高新技術、專精特新企業。主要研制NTC芯片、熱敏電阻、溫度傳感器、儲能線束、儲能CCS集成采集母排、儲能模組鋁巴等溫度采集產品系列。一體化研制、一致性品質的特普生，競爭力優勢明顯：自主研制NTC芯片核心技術及實現醫用0.3%精度；專利百項，保留不公開技術2項；為全球新能源產品、大消費品與工業品提供了定制化的溫度采集技術。
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