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5G基站综合能源技术方案

        根据工信部统计数据,截至2021年底,全国移动通信基站总数达996万个,其中5G基站为142.5万个,全年新建5G基站超65万个,通信行业2021年电信业务总量达到1.7万亿元。


   据了解,通信基站耗电量占整个通信网络的70%以上,可见通信机房和基站是通信行业节能减排的工作重点。


   由于5G基站布局密、数量多、单点功耗增加,通信基站能耗将持续高速增长,在基站建设和节能减碳等方面有如下挑战:


1)站址资源


   5G建设需要大量的站址和杆塔资源。目前来看,采取共享共建、提高资源利用率是5G站址建设的原则,一方面利用存量站址进行改造,另外可利用电力公司杆塔和变电站等社会资源,实现资源共享。


2)电力供应(市电改造)


   5G基站单点功耗增加,引入的市电容量不足,导致存量电源改造、蓄电池容量配置都面临极大的挑战。


3)基站能源运营费用


   由于未来5G基站数量多、能耗高,势必造成运营商后期运营费用的增加。因此,通信基站能耗已成为运营商面临的严峻挑战。


   随着5G加速发展及应用场景需求,通信基站能耗已引起各方关注,5G耗电量预计将是4G的3~5倍。


   目前包括华为、中兴等企业研究大多是针对降低主设备功耗,传统上采用硬件节能和软件节能。硬件节能旨在降低基站的基础功耗,软件节能以业务运营为出发点,系统对硬件资源进行合理调配,从而使得基站主设备更高效运行。


   本文首先对通信基站的能耗现状、能源系统需求等问题进行分析;其次提出通信基站综合能源技术方案;然后结合典型应用案例,给出实施效果评估及能耗影响因素分析;最后对通信行业节能减排进行展望。


1、现状及需求分析


1.1能耗现状


   通信基站能耗主要包括主设备耗电、空调用电、传输配套耗电与开关电源能耗四大部分。随着5G网络的发展和用户规模的扩大,移动通信网络数据增长与高能耗问题之间的矛盾将进一步加剧,如何有效降低通信基站能耗已成为当下亟须解决的问题,节能减碳将成为通信行业未来可持续发展面临的需求。


1.2需求分析


   1)通信基站节能降耗的需求随着通信网络及通信数据的增加,近年来基站的用电量增加趋势明显。由于5G时代基站越来越密集,基站流量倍增,基站功率大,能耗高,这将给运营商带来成倍上升的电费支出。因此,随着5G时代的到来,不断增长的能耗费用给运营商的经营带来挑战。


   2)应急电池供电和续航能力需求


   通信基站现有电池质量良莠不齐,基站电池使用环境恶劣,电池处于长期浮充工况,严重制约电池使用寿命。蓄电池使用标准年限为6年,多数电池使用2至3年后,供电能力就不能满足续航要求。


   3)基站电费分摊清晰计量的需求


   目前,通信基站的电费结算方式分为电费包干和电费透传两种,但都无法满足各方的需求,更无法有效地双向传导节能减排的压力。如何有效明晰基站运营各方在用电上的节能降耗,并准确、合理地分摊电费,是基站电费分摊急需解决的问题。


综合能源技术方案


   根据国家标准,移动通信基站的节能技术主要分为基站主设备、传输设备、空调与换热系统、开关电源设备和可再生能源五大类。基于大量的基站调研和问题需求分析,本文针对通信基站能源系统中能耗占比最大的空调和换热系统、蓄电池及能源管理监控和计量等节能技术进行研究和分析。


   通信基站综合能源技术方案包括蓄电池智能管理、智能新风系统、空调智能控制、分项计量和综合能源管理平台。通过实施空调与新风智能控制、墙体新风系统改造、蓄电池智能管理和智能电表分项计量等技术,将采集和控制的相关参数在基站综合能源管理平台进行集中控制,实现通信基站能耗计量、统计分析、蓄电池在线管理、智能新风的监控、异常报警处理等功能。