安(ān)科(kē)瑞(ruì) 鮑靜(jìng)君 劉(liú)邁

　　截至2023年10月，我(wǒ)國5G基站總數達(dá)321.5萬個(gè)，占全國通(tōng)信(xìn)基站總數(shù)的28.1%。然(rán)而，隨(suí)著(zhuó)5G基(jī)站數(shù)量的快速(sù)增長(cháng)，基(jī)站的能耗問(wèn)題也逐漸日益凸(tū)顯，基站的用(yòng)電給(gěi)運營(yíng)商帶(dài)來了(liǎo)巨(jù)大的電費開支(zhī)壓(yā)力，降低5G基站(zhàn)的能(néng)耗(hào)成為(wéi)了運營商們亟(jí)待解決的(dí)問題。

　　5G基站的(dí)高能(néng)耗

　　從2G時(shí)代(dài)開始，通(tōng)信(xìn)網(wǎng)絡(luò)能(néng)耗(hào)不斷攀(pān)升，用戶在享受(shòu)更(gēng)好(hǎo)的覆(fù)蓋，更高(gāo)的網(wǎng)絡速(sù)率的(dí)同(tóng)時，運(yùn)營(yíng)商也在(zài)對(duì)網(wǎng)絡進(jìn)行持續(xù)建設(shè)，而更(gēng)多的基(jī)站(zhàn)，更廣的頻段，更大(dà)的帶(dài)寬，更強(qiáng)的處理能力(lì)帶(dài)來了功(gōng)耗的(dí)上(shàng)升。相比4G基站，5G不(bù)僅功耗(hào)提(tí)高了近3倍，並且由於覆蓋範(fàn)圍(wéi)的(dí)衰減(jiǎn)，5G基(jī)站的數量(liáng)又(yòu)是(shì)成(chéng)倍(bèi)增加(jiā)。當前主(zhǔ)流(liú)廠商(shāng)的(dí)5G基站單係(xì)統滿(mǎn)載功耗約為3.5~4kW，據統計(jì)現有(yǒu)運(yùn)行的(dí)5G微基站(zhàn)平(píng)均每天(tiān)耗(hào)電約65kWh，如(rú)果(guǒ)按(àn)照電價1元/kWh計(jì)算(suàn)，每(měi)年全(quán)國僅5G基站電(diàn)費(fèi)支出將(jiāng)達到763億(yì)！

　　基站的電源設(shè)備(bèi)，發射(shè)設備(bèi)，傳(chuán)輸(shū)設(shè)備(bèi)等都(dū)是較大的(dí)發(fā)熱體，空調(tiáo)係統要持續為基站降(jiàng)溫，據統計(jì)空調的電(diàn)費(fèi)支出(chū)約占整個(gè)基站(zhàn)電(diàn)費(fèi)支出的54%左(zuǒ)右，成為(wéi)基站(zhàn)機房中(zhōng)的主要耗(hào)電(diàn)設(shè)備。

　　除了電(diàn)費(fèi)高昂(áng)之(zhī)外，還有基(jī)站供(gōng)電(diàn)問(wèn)題。由於(yú)5G基站(zhàn)負荷比4G基(jī)站高出近(jìn)3倍(bèi)，原有(yǒu)4G基站的配(pèi)電(diàn)係統可能不足以提(tí)供(gōng)這(zhè)麼高(gāo)的(dí)功(gōng)率，包(bāo)括(kuò)供電綫纜，斷路(lù)器，空調，開(kāi)關(guān)電源，蓄電池等都(dū)需(xū)要(yào)升級，這樣成本(běn)會更(gēng)高。因此(cǐ)對於(yú)運營商而言(yán)，5G基(jī)站(zhàn)的(dí)高(gāo)功(gōng)耗(hào)甚至成(chéng)為(wéi)了(liǎo)製(zhì)約5G發(fā)展的首要原(yuán)因(yīn)。

圖1 基(jī)站供電係統示意圖(tú)

　　基(jī)站(zhàn)智慧(huì)用電(diàn)解決方(fāng)案

　　現有的大(dà)部(bù)分(fēn)基(jī)站供(gōng)電係(xì)統(tǒng)不具備(bèi)智能，節能(néng)，維護簡便(biàn)等需(xū)求(qiú)，對供電係統的故(gù)障隱(yǐn)患等沒有預先感(gǎn)知(zhī)和判(pàn)斷，需要運(yùn)維人員不時到現(xiàn)場，這無疑(yí)也(yě)會增(zēng)加運營成本。

　　安科(kē)瑞基(jī)站智慧用電(diàn)雲平台，通過(guò)在基站加裝(zhuāng)電(diàn)量傳感器(qì)，智慧微(wēi)斷(duàn)以(yǐ)及空(kōng)調控(kòng)製(zhì)等(děng)設備(bèi)，實現(xiàn)了基站用電(diàn)的(dí)智(zhì)能化(huà)和(hé)精細化管(guǎn)理(lǐ)，為基(jī)站(zhàn)可(kě)靠，節約(yuē)用(yòng)電提供(gōng)解決方案。

圖(tú)2 基(jī)站電氣(qì)數(shù)據(jù)采(cǎi)集配(pèi)置示(shì)意圖(tú)

　　基站用(yòng)電智(zhì)能(néng)化

　　通過(guò)平台(tái)可以(yǐ)監測基站(zhàn)內電氣(qì)參(cān)數(shù)，統(tǒng)計基(jī)站用能數(shù)據，實時預(yù)警基(jī)站電氣(qì)參(cān)數異(yì)常，比如(rú)市(shì)電/應急進綫和直流(liú)饋(kuì)綫欠壓，失(shī)壓(yā)，蓄電池(chí)異常等，實現基(jī)站用(yòng)電(diàn)數(shù)字化(huà)，智(zhì)能化遠程管理。

　　配(pèi)置交(jiāo)流(liú)多(duō)回路監(jiān)測儀表(biǎo)用於采集市(shì)電(diàn)回路和應(yīng)急發(fā)電回路(lù)以及總進綫回路(lù)的電氣參(cān)數並(bìng)上(shàng)傳平台(tái)；

　　配(pèi)置(zhì)直流(liú)多回路監(jiān)測儀表用於采(cǎi)集(jí)直(zhí)流(liú)饋綫回路電氣(qì)參數並上傳平(píng)台；

　　配(pèi)置(zhì)智慧(huì)微斷用於(yú)監(jiān)測和(hé)控製(zhì)基站內(nèi)空(kōng)調，照(zhào)明(míng)，風(fēng)機回路，數據上傳平(píng)台(tái)；

　　配置空調(tiáo)紅外(wài)控製(zhì)器用於現(xiàn)場(cháng)自(zì)動(dòng)控(kòng)製以及平台遠(yuǎn)程(chéng)控製基站內空調；

　　配置(zhì)蓄電(diàn)池(chí)監(jiān)測單元(yuán)采(cǎi)集蓄(xù)電(diàn)池數(shù)據(jù)並上(shàng)傳(chuán)平台。

圖(tú)3 基站用電數據(jù)傳(chuán)輸(shū)示意圖

　　基站用電節(jié)能控(kòng)製

　　通(tōng)過(guò)在邊(biān)緣(yuán)計(jì)算網關設置(zhì)好(hǎo)控(kòng)製邏(luó)輯，采集基(jī)站(zhàn)外部(bù)環(huán)境溫(wēn)度，基站內(nèi)部溫(wēn)度進行比較(jiào)判(pàn)斷來自動控製空調(tiáo)待(dài)機(jī)和啟停新風(fēng)風(fēng)機，利用(yòng)自(zì)然冷(lěng)卻，使(shǐ)基(jī)站內部(bù)溫濕(shī)度(dù)控製在(zài)目標範(fàn)圍內(nèi)，從(cóng)而(ér)實現基(jī)站內(nèi)空調用(yòng)電節能。

圖4 基站(zhàn)內空調風(fēng)機(jī)節能(néng)控製示(shì)意圖

　　基(jī)站用電(diàn)擴容(róng)管理

　　由(yóu)於5G相對(duì)4G基(jī)站能(néng)耗(hào)提(tí)高了3倍，如(rú)果在原(yuán)有(yǒu)4G基站(zhàn)進(jìn)行(háng)升(shēng)級改造(zào)的時(shí)候很有可(kě)能會遇到原(yuán)有市電(diàn)容量不(bù)足的問(wèn)題，升級(jí)市電(diàn)可能需(xū)要更(gēng)換原有(yǒu)供電綫(xiàn)纜，斷(duàn)路器(qì)，空調(tiáo)，開關電源，蓄電池(chí)等(děng)眾(zhòng)多設備，甚至可(kě)能無(wú)法提升(shēng)市(shì)電(diàn)容量的情況(kuàng)。

　　此前(qián)，華為(wéi)和(hé)鐵塔(tǎ)公司(sī)合作了(liǎo)一(yī)個(gè)的(dí)“不改(gǎi)市(shì)電，不(bù)動配電"的方案，其(qí)實就是(shì)額外(wài)加(jiā)一個“充電寶"，當(dāng)負載(zǎi)峰值(zhí)超(chāo)過(guò)正常市(shì)電(diàn)限值，鋰電(diàn)儲能(néng)放(fàng)電參(cān)與負載供電(diàn)；負(fù)載(zǎi)空閒時，鋰電儲能轉充電(diàn)補充(chōng)電(diàn)量。也可用(yòng)於應(yīng)急場景(jǐng)，在大麵積(jī)停電(diàn)情況下(xià)提供應急(jí)用電(diàn)，避免造成5G基站大量(liáng)的退(tuì)服情況(kuàng)。安科瑞(ruì)基站智慧(huì)用電管(guǎn)理平(píng)台(tái)可接入(rù)鋰(lǐ)電(diàn)池儲能(néng)變(biàn)流器(qì)及(jí)鋰(lǐ)電池BMS數(shù)據(jù)，並(bìng)可製(zhì)定(dìng)充(chōng)放電控(kòng)製(zhì)管(guǎn)理。

圖5 基站電(diàn)源(yuán)擴(kuò)容示(shì)意圖

　　基站(zhàn)配電數字(zì)化設備選型(xíng)表

表1 基(jī)站(zhàn)智能(néng)化設(shè)備選(xuǎn)型表(biǎo)

　　基站(zhàn)智慧用(yòng)電雲平台(tái)

　　安科瑞基站(zhàn)智(zhì)慧用電平台可(kě)本地或(huò)雲端(duān)部署，采(cǎi)集(jí)各(gè)類(lèi)基站配(pèi)電係(xì)統(tǒng)數(shù)據，進(jìn)行數字(zì)化(huà)展(zhǎn)示和(hé)數據分(fēn)析(xī)，並基於基站(zhàn)本地邊緣(yuán)計算(suàn)進行邏(luó)輯(jí)控製來啟(qǐ)停(tíng)空(kōng)調(tiáo)，風(fēng)機，實現基站遠(yuǎn)程(chéng)集(jí)中(zhōng)監測(cè)和節能控製。當平台檢測到(dào)報警故障時(shí)會自(zì)動(dòng)通過手機(jī)短(duǎn)信，語音電話(huà)和(hé)APP推(tuī)送提醒用戶，提升(shēng)基(jī)站運維(wéi)管理工作效率，實現了(liǎo)透(tòu)明化管(guǎn)理。

　　基站(zhàn)一覽

　　GIS地(dì)圖顯(xiǎn)示對應基站(zhàn)的(dí)位(wèi)置，包括(kuò)基(jī)站的詳細(xì)信(xìn)息(xī)和(hé)設備配置情況(kuàng)，顯(xiǎn)示本(běn)月基(jī)站的報警情(qíng)況(kuàng)和(hé)用電(diàn)情況(kuàng)。

　　基(jī)站配電(diàn)組(zǔ)態

　　顯示基站(zhàn)內各(gè)個用電(diàn)設(shè)備的(dí)運行(háng)情況(kuàng)和(hé)用電(diàn)情況，包括(kuò)市電，應急發(fā)電，開關電源(yuán)，空調(tiáo)，風機，蓄電(diàn)池(chí)及(jí)用電(diàn)設(shè)備等(děng)，同時(shí)顯示(shì)基站(zhàn)內(nèi)外(wài)環(huán)境(jìng)數據(jù)。

基站(zhàn)能耗分析(xī)

　　統計基站(zhàn)能(néng)耗數據(jù)，並進行(háng)同環比分析(xī)比(bǐ)較(jiào)，形(xíng)成能耗報表。

鋰電池(chí)儲(chǔ)能管理

　　平(píng)台(tái)接入電池管理係統和(hé)儲能(néng)變流(liú)器(qì)數據，為基(jī)站提(tí)供(gōng)運(yùn)行模式監(jiān)視(shì)和控(kòng)製策(cè)略選(xuǎn)擇，係統(tǒng)監測電芯(xīn)電流，溫度(dù)，SOC，SOH，檢(jiǎn)測直流(liú)係統絕緣狀(zhuàng)況，並(bìng)根據基站負荷變化或(huò)人工指令設置(zhì)儲(chǔ)能係統的充放電策略(lüè)，保(bǎo)障(zhàng)基站可(kě)靠(kào)供(gōng)電。

異(yì)常報(bào)警(jǐng)推(tuī)送

　　當出(chū)現異(yì)常情況(kuàng)，平台(tái)可(kě)通(tōng)過手機(jī)短(duǎn)信，APP推送，郵(yóu)件(jiàn)推(tuī)送(sòng)，語(yǔ)音外呼等(děng)方式(shì)，及時(shí)通知相應人員。

運維(wéi)管理

　　運(yùn)維(wéi)管理包括隱患巡查，隱患處理，隱患(huàn)記(jì)錄，隱(yǐn)患提(tí)醒，工(gōng)單處理(lǐ)和隱患批量處理等(děng)功能(néng)。

　　應用

　　2021年(nián)12月改(gǎi)革(gé)委(wěi)，中央(yāng)網(wǎng)信(xìn)辦(bàn)，工(gōng)業(yè)和信(xìn)息化(huà)部(bù)，國(guó)家能源局聯合(hé)發布《貫徹落(là)實碳達峰(fēng)碳(tàn)中和目標要求(qiú)推(tuī)動數(shù)據(jù)中心(xīn)和(hé)5G等(děng)新型基(jī)礎設施綠色高質(zhì)量發(fā)展(zhǎn)實施方(fāng)案》，要求到2025年，數據(jù)中心和(hé)5G基本(běn)形(xíng)成綠(lǜ)色(sè)集(jí)約的(dí)一體化(huà)運(yùn)行格局(jú)，其(qí)中5G基(jī)站能(néng)效(xiào)提(tí)升20%以上。安科(kē)瑞基站節(jié)能及數(shù)字(zì)化(huà)管理(lǐ)解(jiě)決(jué)方案已經(jīng)在不少基(jī)站應用，並(bìng)取得很好的效果，平(píng)均(jūn)節(jié)能效果提(tí)升20%以(yǐ)上(shàng)，運(yùn)維效(xiào)率提升40%，助力(lì)通信基站(zhàn)數字化管(guǎn)理轉型，早(zǎo)日(rì)實(shí)現(xiàn)“雙(shuāng)碳"目標。