降損耗 磁性元器件撬動(dòng)千億儲(chǔ)能電源市場(chǎng)秘鑰

據(jù)估算，2025年通信儲(chǔ)能電源市場(chǎng)達(dá)兩三千億元，其中磁性元器件市場(chǎng)規(guī)�？蛇_(dá)280-420億元。而要撬動(dòng)這千億通信儲(chǔ)能電源市場(chǎng)，降損耗是磁性元器件企業(yè)面臨的*重要課題。

2021年12月國(guó)家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國(guó)家能源局4部門聯(lián)合制定《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求推動(dòng)數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》。

《方案》指出，到2025年，數(shù)據(jù)中心和5G基本形成綠色集約的一體化運(yùn)行格局。數(shù)據(jù)中心運(yùn)行電能利用效率和可再生能源利用率明顯提升，全國(guó)新建大型、超大型數(shù)據(jù)中心平均電能利用效率降到1.3以下，國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步降到1.25以下，綠色低碳等級(jí)達(dá)到4A級(jí)以上;全國(guó)數(shù)據(jù)中心整體利用率明顯提升，西部數(shù)據(jù)中心利用率由30%提高到50%以上，東西部算力供需更為均衡;5G基站能效提升20%以上。

這意味著在基站通訊、數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，如何降損耗將是其未來發(fā)展的關(guān)鍵突破口。作為在基站通訊、數(shù)據(jù)中心中廣泛應(yīng)用的通信儲(chǔ)能電源與磁性元器件，降損耗自然也成為一道重要課題。

基站鋪設(shè)、東數(shù)西算下通信儲(chǔ)能電源新增長(zhǎng)

通信儲(chǔ)能電源是基站通訊、云服務(wù)器的能源庫(kù)，為各種傳輸設(shè)備提供電能，保證通訊系統(tǒng)正常運(yùn)行。

目前，我國(guó)5G建設(shè)和應(yīng)用保持在全球*水平，5G網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)覆蓋全國(guó)所有地市一級(jí)和所有縣城城區(qū)，87%的鄉(xiāng)鎮(zhèn)鎮(zhèn)區(qū)。今年工信部發(fā)言人田玉龍表示，2022年我國(guó)5G基站要新建60萬(wàn)個(gè)以上，現(xiàn)在基站超過142萬(wàn)個(gè)，即2022年底基站數(shù)量達(dá)到200萬(wàn)個(gè)。

48V直流遠(yuǎn)供電源、HVDC直流遠(yuǎn)供電源、DPS分布電源是5G基站常用電源，按照市場(chǎng)價(jià)格計(jì)算，48V直流遠(yuǎn)供電源模塊約4000元/個(gè)，HVDC直流遠(yuǎn)供電源約7000元/個(gè)，DPS分布式電源約10000元/個(gè)。安信證券按照2025年國(guó)內(nèi)5G基站有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。

而在服務(wù)器領(lǐng)域，大比特產(chǎn)業(yè)研究室按照不同的冗余電源模式推算，假設(shè)2025年全球x86服務(wù)器出貨量為2191萬(wàn)臺(tái)，則2025年全球x86服務(wù)器電源規(guī)模數(shù)量范圍為4382~8764萬(wàn)個(gè)。市面上服務(wù)器電源報(bào)價(jià)大有不同，低至200元/個(gè)，高至7500元/個(gè)，若取中間值3850元/個(gè)計(jì)算，估算2025年全球x86服務(wù)器電源市場(chǎng)總規(guī)模約為1687-3374億元。

這代表在5G基站通訊與服務(wù)器兩大通信領(lǐng)域中，2025年通信儲(chǔ)能電源市場(chǎng)便能撬動(dòng)兩三千億元的市場(chǎng)規(guī)模。根據(jù)企業(yè)公布的采購(gòu)金額可知，磁性元器件約占通信儲(chǔ)能電源成本14%，據(jù)此可推算，2025年通信儲(chǔ)能電源用磁性元器件市場(chǎng)規(guī)模達(dá)280-420億元。

如今，通信儲(chǔ)能電源領(lǐng)域已吸引了眾多知名企業(yè)入局。華為、中興、中恒電氣、中達(dá)電通、核達(dá)中遠(yuǎn)通、動(dòng)力源、威邁斯、麥格米特、金威源、維諦等企業(yè)均是通信儲(chǔ)能電源領(lǐng)域的佼佼者。

提高效率降低損耗為現(xiàn)階段通信儲(chǔ)能電源主要技術(shù)方向

近年來，基站通訊與數(shù)據(jù)中心建設(shè)如火如荼，帶來的能耗問題引起人們熱議，成為了名副其實(shí)的“電老虎”。

據(jù)中國(guó)能源報(bào)估算，5G基站的用電量將由2020年的不足200億度電迅速攀升至2025年的3500億度電左右。相關(guān)機(jī)構(gòu)預(yù)測(cè)，全球數(shù)據(jù)中心能耗從2020年的6700億度電，將增長(zhǎng)至2025年的9500億度電，約占全球總用電量的3%�；�站通訊與數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排已經(jīng)成為行業(yè)面臨的主要難題。

中興通訊作為全球*的綜合通信信息解決方案提供商，其生產(chǎn)的通信儲(chǔ)能電源產(chǎn)品主要適用于市電良好區(qū)域的通信站點(diǎn)及機(jī)房供電。

中興通訊*副總裁、數(shù)字能源產(chǎn)品經(jīng)營(yíng)部總經(jīng)理俞義方此前在接受其他媒體采訪時(shí)表示，隨著5G的部署和數(shù)據(jù)中心的大規(guī)模建設(shè)，高昂的電費(fèi)支出會(huì)大幅侵蝕運(yùn)營(yíng)商的經(jīng)營(yíng)利潤(rùn)，同時(shí)在全球碳中和的大趨勢(shì)下，促使運(yùn)營(yíng)商需要以新的方式思考如何降低移動(dòng)站點(diǎn)能耗，降低碳排，使綠色網(wǎng)絡(luò)成為現(xiàn)實(shí)。通信儲(chǔ)能電源作為基站不可或缺的重要基礎(chǔ)設(shè)施，未來的演進(jìn)必然朝著架構(gòu)極簡(jiǎn)化、管理智能化、用電綠色化、運(yùn)營(yíng)網(wǎng)絡(luò)化發(fā)展，以助力運(yùn)營(yíng)商實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能效提升、節(jié)能減碳等。

中興通訊研發(fā)總工熊勇表示，隨著5G基站的功耗要求越來越高，中興通過提高通信儲(chǔ)能電源轉(zhuǎn)化效率，逐步推出97%-98%的轉(zhuǎn)化效率電源，降低損耗。此外，從公司管理方面，也可以去提高通信儲(chǔ)能電源的開發(fā)效率，節(jié)省開發(fā)周期。

可靠、穩(wěn)定是通信設(shè)備對(duì)電源系統(tǒng)的基礎(chǔ)要求。然而由于不同時(shí)間段用電需求的不同，對(duì)電源的可靠性、穩(wěn)定性提出了一定的挑戰(zhàn)。通信儲(chǔ)能電源就能幫助通信站削峰填谷，保證其安全性穩(wěn)定性。

近日，銘普光磁便開發(fā)了通信儲(chǔ)能電源用于通信站中，為“翼安能”電信級(jí)安全儲(chǔ)能系統(tǒng)提供服務(wù)。

銘普光磁表示，通信儲(chǔ)能電源能在不對(duì)現(xiàn)有48V通信電源系統(tǒng)進(jìn)行改造的情況下代替原有蓄電池，在保證安全后備供電的前提下，充分利用電網(wǎng)峰谷電價(jià)差，為電信企業(yè)節(jié)省大筆電費(fèi)，降低電信運(yùn)營(yíng)商的運(yùn)營(yíng)成本，同時(shí)為電網(wǎng)提供用戶側(cè)削峰填谷服務(wù)，一定程度上減輕電網(wǎng)的峰谷不平衡壓力。

同時(shí)，“翼安能”電信級(jí)安全儲(chǔ)能系統(tǒng)解決了大容量鋰電池組在電信機(jī)房中安全應(yīng)用所面臨的難題，為儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于電信機(jī)房等高度敏感場(chǎng)合掃清了障礙。該系統(tǒng)已于2021年底開始在多個(gè)地區(qū)的中國(guó)電信機(jī)房投入試點(diǎn)運(yùn)行，取得了良好的效果。

磁性元器件新要求：高頻率、低損耗、強(qiáng)絕緣

1.磁性元器件高頻率、降損耗適配低碳要求

另外，隨著電子產(chǎn)品智能化的發(fā)展，內(nèi)部IC集成度也越來越高，為此需要加強(qiáng)電路安全保護(hù)。然而，整個(gè)通信儲(chǔ)能電源的功率提高，元器件需要小型化、貼片化，把小體系的電流做大，以此來提高產(chǎn)品性能。因此，在電路保護(hù)方案設(shè)計(jì)過程中磁性元器件需同時(shí)滿足高頻率、低損耗、小型化的性能要求。

麥捷科技子公司金之川向華為、中興通訊供應(yīng)基站電源類功率電感和平板變壓器等元器件產(chǎn)品，覆蓋通訊系統(tǒng)的云管端各個(gè)環(huán)節(jié)。

德維斯總經(jīng)理邵光華認(rèn)為，要解決“電老虎”難題，減少通信儲(chǔ)能電源損耗，從磁性元器件角度來看主要還是從磁芯方面去做改善。如平板變壓器用銅箔，做一個(gè)繞組結(jié)構(gòu)使其電流能夠更大。另外一個(gè)就是從線材方面做調(diào)整，可能選擇不用漆包線，改用銅皮，也有可能直接選用膜包線、FIW線。

經(jīng)緯達(dá)研發(fā)總監(jiān)汪洪偉表示，通信儲(chǔ)能電源等電源類產(chǎn)品步入“大功率小型化”時(shí)代，使得磁芯材質(zhì)要求提升。在提升磁芯飽和磁通密度的同時(shí)降低剩磁密度，保證磁芯在高頻率工作情況下不會(huì)產(chǎn)生磁飽和、溫度過高等現(xiàn)象。此外，傳輸線材也需要進(jìn)一步優(yōu)化。次級(jí)大電流線材選用“絞合三層絕緣線膜包線”，大幅度降低銅線趨膚效應(yīng)，提升銅線的有效使用面積，到達(dá)提升次級(jí)電流強(qiáng)度上限，降低溫升等效果，同時(shí)合理滿足安規(guī)要求，提升產(chǎn)品生產(chǎn)效率及安全性。

2.磁性元器件所用線材需提升絕緣強(qiáng)度

基站通訊與服務(wù)器高壓高頻的特性，使得通信儲(chǔ)能電源在檢測(cè)中，需保證具有過電流保護(hù)、短路保護(hù)、欠壓保護(hù)、輸出過壓保護(hù)、高溫放電保護(hù)、低溫放電保護(hù)、交流低溫充電保護(hù)、交流高溫充電保護(hù)、濕熱保護(hù)等。

這意味著電源設(shè)備及電源線應(yīng)具有良好的絕緣層，絕緣層包括有足夠大的絕緣電阻和絕緣強(qiáng)度。對(duì)磁性元器件來講，則代表其所用絕緣線需有更大的絕緣強(qiáng)度。奧立電子總經(jīng)理胡秀江向記者表示，奧立電子所產(chǎn)的多股線不僅大大提升了磁性元器件的絕緣強(qiáng)度，而且在磁性元器件的實(shí)際應(yīng)用中，在集膚效應(yīng)、產(chǎn)生熱源上起到很大的改善作用。

3.磁性材料往耐高溫、高頻方向發(fā)展

通信儲(chǔ)能電源與磁性元器件的性能提升離不開磁性材料。金剛磁業(yè)深耕通信領(lǐng)域多年，圍繞基站、路由器、通訊終端等通訊各領(lǐng)域出了系列產(chǎn)品。其總經(jīng)理劉關(guān)生表示，金剛磁業(yè)在通訊領(lǐng)域一直都有做出屬于自己特色的產(chǎn)品，生產(chǎn)的磁性材料能夠應(yīng)對(duì)更高的傳輸速度，滿足當(dāng)前通訊需求。

金剛磁業(yè)市場(chǎng)總監(jiān)劉峰介紹，針對(duì)通信儲(chǔ)能電源高溫高頻的應(yīng)用要求，金剛磁業(yè)在2021年推出高溫磁性材料P28并開始大量供貨，高頻磁性材料P51已經(jīng)開始測(cè)試，預(yù)計(jì)2022年可以大量供貨。除部分高端材質(zhì)和*品牌仍有差距外，通信儲(chǔ)能電源用磁芯、電感等常規(guī)產(chǎn)品基本能滿足客戶需求。

4.第三代半導(dǎo)體材料的添加助推磁性元器件效率提高

以碳化硅、氮化鎵為代表的第三代半導(dǎo)體成為新一代通信領(lǐng)域產(chǎn)品的重點(diǎn)核心材料。早在2019年，金威源便與基本半導(dǎo)體共建聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室，推動(dòng)包括通信儲(chǔ)能電源領(lǐng)域在內(nèi)各電源產(chǎn)品創(chuàng)新。第三代半導(dǎo)體的高頻特性一方面使得電源電路中的磁性元器件體積更小、重量更輕，通信儲(chǔ)能電源整體效率更高，一方面也要求磁性元器件提升性能，以更好的發(fā)揮出第三代半導(dǎo)體的優(yōu)勢(shì)。

臺(tái)達(dá)電子磁性元器件設(shè)計(jì)工程師張會(huì)常表示，在電源模塊中運(yùn)用半導(dǎo)體材料能大大提高電源的工作頻率。但就需要磁性材料、磁性元器件去做相關(guān)的配合。磁性元器件中，以電子變壓器為例，其工作頻率會(huì)提高到100khz左右，這也是目前常規(guī)磁性元器件能達(dá)到的*佳工作頻率。未來還是會(huì)繼續(xù)往高頻化方向發(fā)展。

結(jié)語(yǔ)：

針對(duì)當(dāng)前基站通訊、數(shù)據(jù)中心*為人關(guān)注的能耗問題，國(guó)家近幾年多次發(fā)布相關(guān)政策，指導(dǎo)建立新型數(shù)據(jù)中心，綠色發(fā)展。

于通信儲(chǔ)能電源企業(yè)而言，提高電源轉(zhuǎn)化效率，加入第三代半導(dǎo)體材料是降低電源損耗的重要方式。

而對(duì)磁性元器件企業(yè)來說，可從磁芯、線材選用等方面降低損耗。一方面，在提升磁芯磁通飽和密度的同時(shí)避免磁飽和、溫度過高等現(xiàn)象;一方面，選用絞合三層絕緣線膜包線、FIW線等能降低銅線趨膚效應(yīng)，提升銅線的有效使用面積等能減少損耗的線材。

我們期待，越來越多的企業(yè)能參與進(jìn)來，在通信儲(chǔ)能電源的賽道上各顯神通，大放異彩!