安科瑞(ruì) 陳(chén)聰

截至(zhì)2023年10月，我國(guó)5G基站(zhàn)總(zǒng)數達(dá)321.5萬(wàn)個，占全國通(tōng)信基站總數(shù)的28.1%。然(rán)而，隨著5G基(jī)站數量的快速(sù)增長(cháng)，基(jī)站的(dí)能耗問(wèn)題也(yě)逐漸日益凸顯，基站(zhàn)的用電給運(yùn)營(yíng)商(shāng)帶(dài)來了巨(jù)大(dà)的電(diàn)費(fèi)開支(zhī)壓力，降(jiàng)低(dī)5G基站(zhàn)的能耗(hào)成(chéng)為了(liǎo)運(yùn)營商們亟(jí)待解決的問(wèn)題(tí)。

1. 5G基站的高能(néng)耗

從2G時代開(kāi)始，通信網(wǎng)絡能(néng)耗(hào)不斷攀(pān)升(shēng)，用戶(hù)在(zài)享(xiǎng)受更(gēng)好的覆(fù)蓋(gài)，更高(gāo)的網(wǎng)絡速率的同(tóng)時，運營商也在對網絡(luò)進(jìn)行持續建(jiàn)設，而(ér)更(gēng)多的基站(zhàn)，更(gēng)廣的頻段(duàn)，更(gēng)大(dà)的帶(dài)寬，更強(qiáng)的處(chǔ)理(lǐ)能力帶來了(liǎo)功耗的(dí)上(shàng)升(shēng)。相比4G基站，5G不僅功(gōng)耗(hào)提高(gāo)了近(jìn)3倍，並(bìng)且(qiě)由(yóu)於覆(fù)蓋範圍(wéi)的(dí)衰減(jiǎn)，5G基(jī)站的數(shù)量又是(shì)成倍增加(jiā)。當前主流(liú)廠商的5G基(jī)站(zhàn)單係統滿載功耗約為(wéi)3.5~4kW，據(jù)統(tǒng)計現(xiàn)有運(yùn)行(háng)的5G微基站平均每(měi)天耗電約65kWh，如果按照電價(jià)1元/kWh計算，每(měi)年(nián)全國(guó)僅(jǐn)5G基站電費(fèi)支出(chū)將(jiāng)達到763億(yì)！

基站(zhàn)的電(diàn)源(yuán)設備(bèi)，發射(shè)設(shè)備(bèi)，傳輸設備(bèi)等都(dū)是較(jiào)大的(dí)發(fā)熱(rè)體(tǐ)，空(kōng)調係(xì)統要(yào)持(chí)續為基站降溫，據(jù)統計(jì)空調的電費(fèi)支出約占(zhān)整個(gè)基站(zhàn)電(diàn)費支出(chū)的54%左右，成為基站(zhàn)機房中的主(zhǔ)要(yào)耗電設(shè)備。

除了(liǎo)電(diàn)費(fèi)高(gāo)昂(áng)之外，還有基(jī)站供(gōng)電(diàn)問題(tí)。由於5G基站(zhàn)負荷(hé)比4G基站高出近3倍(bèi)，原(yuán)有(yǒu)4G基(jī)站的配(pèi)電係(xì)統(tǒng)可能不(bù)足以提供這(zhè)麼高的功率，包(bāo)括供電(diàn)綫(xiàn)纜(lǎn)，斷路(lù)器，空(kōng)調，開關(guān)電(diàn)源(yuán)，蓄電(diàn)池(chí)等(děng)都(dū)需要升(shēng)級(jí)，這(zhè)樣成(chéng)本會更高(gāo)。因此對(duì)於運(yùn)營(yíng)商而言(yán)，5G基站的高功(gōng)耗(hào)甚(shèn)至成(chéng)為(wéi)了(liǎo)製約(yuē)5G發展(zhǎn)的首要(yào)原(yuán)因(yīn)。

圖(tú)1 基(jī)站供電係統(tǒng)示意(yì)圖(tú)

1. 基站智(zhì)慧用電(diàn)解(jiě)決方案(àn)

現(xiàn)有(yǒu)的(dí)大(dà)部分基站(zhàn)供(gōng)電係統(tǒng)不具備(bèi)智(zhì)能，節能，維(wéi)護簡便等需(xū)求，對(duì)供(gōng)電(diàn)係統的故障(zhàng)隱患等沒(méi)有預(yù)先感(gǎn)知和判斷(duàn)，需(xū)要運維人(rén)員不時到(dào)現場(cháng)，這(zhè)無(wú)疑也會增(zēng)加(jiā)運(yùn)營(yíng)成本。

安科瑞基站智慧用電雲平(píng)台(tái)，通過在(zài)基站(zhàn)加裝電量傳感器(qì)，智慧(huì)微(wēi)斷以(yǐ)及空調控(kòng)製(zhì)等設備(bèi)，實現了(liǎo)基站用電(diàn)的(dí)智(zhì)能(néng)化和精(jīng)細化(huà)管(guǎn)理，為(wéi)基站可靠，節(jié)約(yuē)用(yòng)電提(tí)供(gōng)解決方(fāng)案。

圖2 基(jī)站(zhàn)電氣數據(jù)采集(jí)配置示意圖

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  1. 基站用電智能化(huà)

通過(guò)平台(tái)可以(yǐ)監測(cè)基站(zhàn)內電(diàn)氣參數(shù)，統(tǒng)計基站(zhàn)用能數據，實(shí)時預(yù)警(jǐng)基站(zhàn)電(diàn)氣參數(shù)異常，比如市電/應急進綫(xiàn)和(hé)直(zhí)流饋綫欠(qiàn)壓(yā)，失(shī)壓，蓄(xù)電(diàn)池異常等，實現基(jī)站用(yòng)電(diàn)數字(zì)化，智能(néng)化遠程管理。

1. 配置交(jiāo)流(liú)多回(huí)路監測(cè)儀(yí)表用於(yú)采(cǎi)集市(shì)電回路和(hé)應急(jí)發(fā)電(diàn)回(huí)路以及總(zǒng)進(jìn)綫回路的電氣參數(shù)並上傳(chuán)平台(tái)；

2. 配置(zhì)直流(liú)多(duō)回路監測儀表用(yòng)於(yú)采集直流饋綫回路(lù)電氣參(cān)數(shù)並上(shàng)傳(chuán)平台(tái)；

3. 配(pèi)置(zhì)智慧微斷用(yòng)於監(jiān)測(cè)和控製(zhì)基站內空調，照(zhào)明，風機回路(lù)，數(shù)據上傳(chuán)平(píng)台；

4. 配置(zhì)空調紅外控(kòng)製器(qì)用於現(xiàn)場(cháng)自(zì)動控製以及(jí)平(píng)台(tái)遠(yuǎn)程控(kòng)製基站(zhàn)內(nèi)空調；

5. 配置蓄(xù)電(diàn)池監(jiān)測單(dān)元采集蓄(xù)電(diàn)池數據(jù)並上(shàng)傳(chuán)平(píng)台。

圖3 基(jī)站用(yòng)電數據傳(chuán)輸(shū)示意圖

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  1. 基站(zhàn)用電節能(néng)控(kòng)製

通(tōng)過(guò)在邊緣計(jì)算網(wǎng)關設置好(hǎo)控製(zhì)邏(luó)輯，采集(jí)基站外部(bù)環境(jìng)溫度，基站內部溫(wēn)度進(jìn)行比(bǐ)較(jiào)判斷來(lái)自動控(kòng)製(zhì)空調待機和啟停新風風機，利(lì)用(yòng)自然(rán)冷卻，使基站內部(bù)溫濕度控製(zhì)在(zài)目標(biāo)範圍(wéi)內，從而(ér)實現基站內空調用(yòng)電(diàn)節能(néng)。

圖4 基(jī)站(zhàn)內空(kōng)調風機(jī)節能(néng)控(kòng)製(zhì)示意圖

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  1. 基(jī)站用電擴容(róng)管理

由於5G相(xiāng)對(duì)4G基站能(néng)耗提(tí)高了3倍(bèi)，如果在(zài)原有4G基站進行(háng)升(shēng)級改(gǎi)造(zào)的(dí)時候很(hěn)有(yǒu)可能(néng)會遇到原有市電容(róng)量(liáng)不足(zú)的(dí)問題，升(shēng)級(jí)市(shì)電可能(néng)需(xū)要更(gēng)換原有供電(diàn)綫(xiàn)纜，斷路(lù)器，空調，開(kāi)關(guān)電源，蓄電池(chí)等眾(zhòng)多設(shè)備(bèi)，甚至(zhì)可能(néng)無法提(tí)升(shēng)市電(diàn)容(róng)量的情況。

此前(qián)，華為和鐵塔公司(sī)合(hé)作(zuò)了一(yī)個(gè)的(dí)“不改(gǎi)市電，不動配電(diàn)”的方(fāng)案，其實(shí)就是額外加一個“充電(diàn)寶”，當負(fù)載峰(fēng)值(zhí)超過正(zhèng)常(cháng)市電限值，鋰(lǐ)電(diàn)儲能放(fàng)電參與負(fù)載供電；負載空閒(xián)時，鋰電儲(chǔ)能轉充電(diàn)補(bǔ)充(chōng)電量(liáng)。也可用於應急場(cháng)景，在(zài)大(dà)麵(miàn)積(jī)停電(diàn)情況(kuàng)下(xià)提(tí)供應急(jí)用(yòng)電(diàn)，避免造成5G基站大量的(dí)退(tuì)服情(qíng)況。安科瑞基站智慧用電管(guǎn)理平(píng)台(tái)可接入(rù)鋰電(diàn)池(chí)儲能變(biàn)流器及(jí)鋰(lǐ)電池(chí)BMS數(shù)據(jù)，並可製定(dìng)充(chōng)放電(diàn)控製管(guǎn)理。

圖5 基站(zhàn)電(diàn)源(yuán)擴容示(shì)意圖

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  1. 基站配電(diàn)數(shù)字(zì)化(huà)設備選型表

表(biǎo)1 基站智能化(huà)設備(bèi)選(xuǎn)型表

1. 基站(zhàn)智慧用電(diàn)雲(yún)平(píng)台

安科瑞(ruì)基站(zhàn)智慧(huì)用電(diàn)平台(tái)可(kě)本地(dì)或雲端部(bù)署，采集各(gè)類(lèi)基(jī)站(zhàn)配電係(xì)統數(shù)據，進行數字(zì)化展示和(hé)數據分(fēn)析(xī)，並基於(yú)基站本(běn)地(dì)邊(biān)緣(yuán)計算進行邏(luó)輯控製來(lái)啟(qǐ)停(tíng)空(kōng)調，風(fēng)機，實現基(jī)站(zhàn)遠(yuǎn)程集中(zhōng)監(jiān)測和(hé)節(jié)能(néng)控(kòng)製。當(dāng)平台檢測(cè)到報警故障時會自(zì)動通(tōng)過手機(jī)短(duǎn)信，語音(yīn)電(diàn)話和(hé)APP推送(sòng)提(tí)醒(xǐng)用(yòng)戶(hù)，提升基(jī)站(zhàn)運維(wéi)管理工(gōng)作(zuò)效率，實現了(liǎo)透明(míng)化管(guǎn)理。

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  1. 基站(zhàn)一(yī)覽

GIS地圖顯示對應(yīng)基站(zhàn)的(dí)位置(zhì)，包(bāo)括(kuò)基站(zhàn)的詳細信息(xī)和(hé)設(shè)備(bèi)配置(zhì)情(qíng)況，顯(xiǎn)示本(běn)月(yuè)基(jī)站(zhàn)的報警情況和(hé)用(yòng)電情(qíng)況(kuàng)。

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  1. 基(jī)站(zhàn)配電組態

顯示基(jī)站(zhàn)內各個用(yòng)電設備(bèi)的運行(háng)情況(kuàng)和用(yòng)電情(qíng)況(kuàng)，包括(kuò)市電，應(yīng)急發(fā)電，開關電源(yuán)，空調(tiáo)，風機，蓄電池(chí)及用電(diàn)設(shè)備(bèi)等，同(tóng)時顯示(shì)基站(zhàn)內(nèi)外(wài)環境(jìng)數據。

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  1. 基站(zhàn)能(néng)耗(hào)分(fēn)析

統(tǒng)計(jì)基站(zhàn)能耗數據，並(bìng)進行(háng)同環(huán)比分析(xī)比(bǐ)較，形(xíng)成(chéng)能耗(hào)報表(biǎo)。

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  1. 鋰電池儲(chǔ)能(néng)管理

平(píng)台接入電(diàn)池(chí)管理(lǐ)係統和儲能變流器數據(jù)，為(wéi)基站(zhàn)提(tí)供(gōng)運(yùn)行模(mó)式監視(shì)和(hé)控製策略選擇(zé)，係統(tǒng)監(jiān)測電芯(xīn)電(diàn)流，溫(wēn)度，SOC，SOH，檢(jiǎn)測直流係統絕緣狀況，並(bìng)根(gēn)據基(jī)站負(fù)荷變化或人(rén)工指令(líng)設置儲能係(xì)統的(dí)充(chōng)放(fàng)電策略(lüè)，保障基站可靠(kào)供電。

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  1. 異常報(bào)警推送

當出(chū)現異常(cháng)情(qíng)況，平台(tái)可通過(guò)手機短信，APP推送(sòng)，郵件(jiàn)推(tuī)送，語音(yīn)外呼(hū)等方式，及(jí)時(shí)通知相(xiāng)應人員(yuán)。

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  1. 運(yùn)維管理

運(yùn)維管理(lǐ)包括隱患(huàn)巡查，隱(yǐn)患(huàn)處理(lǐ)，隱患(huàn)記錄(lù)，隱患(huàn)提(tí)醒，工(gōng)單處理和隱患批量處(chǔ)理等(děng)功(gōng)能。

1. 應用

2021年12月改革委，中央(yāng)網(wǎng)信辦(bàn)，工業(yè)和(hé)信(xìn)息化部(bù)，國家(jiā)能(néng)源局(jú)聯(lián)合發布《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要(yào)求推(tuī)動數(shù)據(jù)中(zhōng)心(xīn)和5G等新型(xíng)基礎設(shè)施(shī)綠色高質量發展實施方(fāng)案》，要(yào)求到(dào)2025年(nián)，數據(jù)中心(xīn)和5G基本(běn)形成綠色集約的(dí)一(yī)體化運(yùn)行(háng)格局(jú)，其(qí)中5G基站能效(xiào)提升(shēng)20%以上。安科(kē)瑞(ruì)基(jī)站節能(néng)及數(shù)字化管理解決(jué)方案(àn)已(yǐ)經(jīng)在(zài)不少基站(zhàn)應用，並(bìng)取得很好的效(xiào)果，平均(jūn)節能效(xiào)果(guǒ)提(tí)升(shēng)20%以(yǐ)上(shàng)，運維效(xiào)率提升(shēng)40%，助力通信(xìn)基站數(shù)字化(huà)管理(lǐ)轉型，早(zǎo)日實現(xiàn)“雙碳”目(mù)標(biāo)。