安科瑞 鮑靜君 崔麗潔

　　我國5G基站總數(shù)達(dá)321.5萬個，占全國通信基站總數(shù)的28.1%,。然而,，隨著5G基站數(shù)量的快速增長,，基站的能耗問題也逐漸日益凸顯,，基站的用電給運(yùn)營商帶來了巨大的電費(fèi)開支壓力,，降低5G基站的能耗成為了運(yùn)營商們亟待解決的問題。

　　1. 5G基站的高能耗

　　從2G時代開始,，通信網(wǎng)絡(luò)能耗不斷攀升,，用戶在享受更好的覆蓋、更高的網(wǎng)絡(luò)速率的同時,，運(yùn)營商也在對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行持續(xù)建設(shè),，而更多的基站、更廣的頻段,、更大的帶寬,、更強(qiáng)的處理能力帶來了功耗的上升。相比4G基站,，5G不僅功耗提高了近3倍,，并且由于覆蓋范圍的衰減，5G基站的數(shù)量又是成倍增加,。當(dāng)前主流廠商的5G基站單系統(tǒng)滿載功耗約為3.5~4kW,，據(jù)統(tǒng)計(jì)現(xiàn)有運(yùn)行的5G微基站平均每天耗電約65kWh，如果按照電價1元/kWh計(jì)算,，每年全國僅5G基站電費(fèi)支出將達(dá)到763億,！

　　基站的電源設(shè)備、發(fā)射設(shè)備,、傳輸設(shè)備等都是較大的發(fā)熱體,，空調(diào)系統(tǒng)要持續(xù)為基站降溫，據(jù)統(tǒng)計(jì)空調(diào)的電費(fèi)支出約占整個基站電費(fèi)支出的54%左右,，成為基站機(jī)房中的主要耗電設(shè)備,。

　　除了電費(fèi)高昂之外，還有基站供電問題,。由于5G基站負(fù)荷比4G基站高出近3倍,，原有4G基站的配電系統(tǒng)可能不足以提供這么高的功率，包括供電線纜,、斷路器,、空調(diào)、開關(guān)電源,、蓄電池等都需要升級,，這樣成本會更高。因此對于運(yùn)營商而言,，5G基站的高功耗甚至成為了制約5G發(fā)展的首要原因,。

圖1 基站供電系統(tǒng)示意圖

　　2. 基站智慧用電解決方案

　　現(xiàn)有的大部分基站供電系統(tǒng)不具備智能,、節(jié)能、維護(hù)簡便等需求,，對供電系統(tǒng)的故障隱患等沒有預(yù)先感知和判斷,，需要運(yùn)維人員不時到現(xiàn)場，這無疑也會增加運(yùn)營成本,。

　　安科瑞基站智慧用電云平臺,，通過在基站加裝電量傳感器、智慧微斷以及空調(diào)控制等設(shè)備,，實(shí)現(xiàn)了基站用電的智能化和精細(xì)化管理,，為基站可靠、節(jié)約用電提供解決方案,。

圖2 基站電氣數(shù)據(jù)采集配置示意圖

　　2.1 基站用電智能化

　　通過平臺可以監(jiān)測基站內(nèi)電氣參數(shù),，統(tǒng)計(jì)基站用能數(shù)據(jù)，實(shí)時預(yù)警基站電氣參數(shù)異常,，比如市電/應(yīng)急進(jìn)線和直流饋線欠壓,、失壓、蓄電池異常等,，實(shí)現(xiàn)基站用電數(shù)字化,、智能化遠(yuǎn)程管理。

　　1) 配置交流多回路監(jiān)測儀表用于采集市電回路和應(yīng)急發(fā)電回路以及總進(jìn)線回路的電氣參數(shù)并上傳平臺,；

　　2) 配置直流多回路監(jiān)測儀表用于采集直流饋線回路電氣參數(shù)并上傳平臺,；

　　3) 配置智慧微斷用于監(jiān)測和控制基站內(nèi)空調(diào)、照明,、風(fēng)機(jī)回路,，數(shù)據(jù)上傳平臺；

　　4) 配置空調(diào)紅外控制器用于現(xiàn)場自動控制以及平臺遠(yuǎn)程控制基站內(nèi)空調(diào),；

　　5) 配置蓄電池監(jiān)測單元采集蓄電池?cái)?shù)據(jù)并上傳平臺,。

圖3 基站用電數(shù)據(jù)傳輸示意圖

　　2.2 基站用電節(jié)能控制

　　通過在邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)設(shè)置好控制邏輯，采集基站外部環(huán)境溫度,、基站內(nèi)部溫度進(jìn)行比較判斷來自動控制空調(diào)待機(jī)和啟停新風(fēng)風(fēng)機(jī),，利用自然冷卻，使基站內(nèi)部溫濕度控制在目標(biāo)范圍內(nèi),，從而實(shí)現(xiàn)基站內(nèi)空調(diào)用電節(jié)能,。

圖4 基站內(nèi)空調(diào)風(fēng)機(jī)節(jié)能控制示意圖

　　2.3 基站用電擴(kuò)容管理

　　由于5G相對4G基站能耗提高了3倍，如果在原有4G基站進(jìn)行升級改造的時候很有可能會遇到原有市電容量不足的問題,，升級市電可能需要更換原有供電線纜,、斷路器、空調(diào),、開關(guān)電源,、蓄電池等眾多設(shè)備，甚至可能無法提升市電容量的情況,。

　　此前,，華為和鐵塔公司合作了一個的“不改市電、不動配電”的方案,，其實(shí)就是額外加一個“充電寶”,，當(dāng)負(fù)載峰值超過正常市電限值，鋰電儲能放電參與負(fù)載供電,；負(fù)載空閑時,，鋰電儲能轉(zhuǎn)充電補(bǔ)充電量。也可用于應(yīng)急場景,，在大面積停電情況下提供應(yīng)急用電,，避免造成5G基站大量的退服情況。安科瑞基站智慧用電管理平臺可接入鋰電池儲能變流器及鋰電池BMS數(shù)據(jù),，并可制定充放電控制管理,。

圖5 基站電源擴(kuò)容示意圖

　　2.4 基站配電數(shù)字化設(shè)備選型表

表1 基站智能化設(shè)備選型表

　　3. 基站智慧用電云平臺

　　安科瑞基站智慧用電平臺可本地或云端部署，采集各類基站配電系統(tǒng)數(shù)據(jù),，進(jìn)行數(shù)字化展示和數(shù)據(jù)分析,，并基于基站本地邊緣計(jì)算進(jìn)行邏輯控制來啟停空調(diào),、風(fēng)機(jī),，實(shí)現(xiàn)基站遠(yuǎn)程集中監(jiān)測和節(jié)能控制。當(dāng)平臺檢測到報(bào)警故障時會自動通過手機(jī)短信,、語音電話和APP推送提醒用戶,，提升基站運(yùn)維管理工作效率，實(shí)現(xiàn)了透明化管理,。

　　3.1 基站一覽

　　GIS地圖顯示對應(yīng)基站的位置,，包括基站的詳細(xì)信息和設(shè)備配置情況，顯示本月基站的報(bào)警情況和用電情況,。

　　3.2 基站配電組態(tài)

　　顯示基站內(nèi)各個用電設(shè)備的運(yùn)行情況和用電情況,，包括市電、應(yīng)急發(fā)電,、開關(guān)電源,、空調(diào)、風(fēng)機(jī),、蓄電池及用電設(shè)備等,，同時顯示基站內(nèi)外環(huán)境數(shù)據(jù)。

　　3.3 基站能耗分析

　　統(tǒng)計(jì)基站能耗數(shù)據(jù)，并進(jìn)行同環(huán)比分析比較,，形成能耗報(bào)表,。

　　3.4 鋰電池儲能管理

　　平臺接入電池管理系統(tǒng)和儲能變流器數(shù)據(jù)，為基站提供運(yùn)行模式監(jiān)視和控制策略選擇,，系統(tǒng)監(jiān)測電芯電流,、溫度、SOC,、SOH,，檢測直流系統(tǒng)絕緣狀況，并根據(jù)基站負(fù)荷變化或人工指令設(shè)置儲能系統(tǒng)的充放電策略,，保障基站可靠供電,。

　　3.5 異常報(bào)警推送

　　當(dāng)出現(xiàn)異常情況，平臺可通過手機(jī)短信,，APP推送,，郵件推送，語音外呼等方式,，及時通知相應(yīng)人員,。

　　3.6 運(yùn)維管理

　　運(yùn)維管理包括隱患巡查、隱患處理,、隱患記錄,、隱患提醒、工單處理和隱患批量處理等功能,。

　　4. 應(yīng)用

　　2021年12月改革委,、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部,、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《貫徹落實(shí)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)要求推動數(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》,，要求到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,，其中5G基站能效提升20%以上,。安科瑞基站節(jié)能及數(shù)字化管理解決方案已經(jīng)在不少基站應(yīng)用，并取得很好的效果,，平均節(jié)能效果提升20%以上,，運(yùn)維效率提升40%，助力通信基站數(shù)字化管理轉(zhuǎn)型,，早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo),。