淺析通信基站的綜合節能

1 背景

近年來(lái)，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越受到大家的重視，世界經(jīng)濟論壇《2007年全球風(fēng)險報告》中指出：氣候變化將成為21世紀全球面臨的最嚴重挑戰之一。全球二氧化碳排放量有多達2%來(lái)自通訊及信息科技活動(dòng)，因此，通訊行業(yè)同樣面臨著(zhù)嚴峻的節能減排壓力。中國政府在節能減排上有明確的規劃，要求“十一五”期間，單位國內生產(chǎn)總值能耗降低20%，主要污染物排放總量減少10%。 中國移動(dòng)作為國內最大的移動(dòng)運營(yíng)商，也有自己明確的節能減排目標：“十一五”期間移動(dòng)公司單位業(yè)務(wù)能耗降低30%，即2010年比2005年節省80億度電。

湖北移動(dòng)在移動(dòng)集團整體節能減排的思路指導下，制定出系列的節能減排措施，本文重點(diǎn)對通信基站的節能進(jìn)行分析。

2 通信基站的綜合節能理念
⑴　通信基站設備的能耗分布比例
通過(guò)對湖北移動(dòng)4個(gè)地市8個(gè)移動(dòng)基站進(jìn)行跟蹤測試，并對電能消耗進(jìn)行分類(lèi)匯總，得出通信基站設備的能耗分布模型，如圖1所示。

圖1 湖北移動(dòng)無(wú)線(xiàn)基站能耗分布圖
以上數據是湖北移動(dòng)8個(gè)移動(dòng)基站測試數據的平均值，各地能耗分布可能隨地理環(huán)境和季節變化有所不同，但是負載設備和空調能耗都是基站能耗的絕大部分。
⑵　無(wú)線(xiàn)基站設備能效邏輯級聯(lián)模型
設備之間的能耗有級聯(lián)關(guān)系，相互的能量損耗是互相影響的。其關(guān)系如圖2所示。

圖2 無(wú)線(xiàn)基站能效邏輯級聯(lián)模型
從無(wú)線(xiàn)基站能效邏輯級聯(lián)模型看，設備的功耗具有級聯(lián)效應，用電末端設備功耗會(huì )被逐級放大，設備元器件每節省1W電能，可導致整體機房節省2.71W電能。
從以上兩個(gè)分析模型可以給基站節能工作帶來(lái)如下啟示：
①從機房的能耗分析模型可以看出，用電負載和空調是能耗的主要部分，應該成為節能考慮的重中之重；
②從能耗的級聯(lián)效應看，機房節能應從末端設備入手，越是末端能耗的節省，對機房的整體節能效果越好；
③由于各部分的能耗是相互級聯(lián)、相互影響的，因此要對基站節能進(jìn)行整體考慮。

3 通信基站綜合節能的方法
（1）主設備節能
用電設備既是電能的消耗者，又是處于整個(gè)能耗邏輯級聯(lián)的最末端，單位能耗的節能給機房節能帶來(lái)的效果最明顯，因此，主設備的節能一直都受到極其廣泛的關(guān)注。正因為大家的關(guān)注，其功耗才能不斷降低，以12載頻的宏基站BTS設備為例，2004年其平均功耗在3000W以上，2008年下降到1800W左右，而分布式基站的出現，使功耗降低到1000W以?xún)?，給基站能耗節省帶來(lái)極大好處。
（2）空調節能
從圖1可以看出，空調的能耗占無(wú)線(xiàn)機房的40%以上，是通信機房的耗能大戶(hù)，因此空調能耗的降低對機房的整體節能也是至關(guān)重要的。減少空調的能耗從理論上來(lái)說(shuō)非常簡(jiǎn)單，只要減少空調的使用時(shí)間就能減少空調能耗，當然，最徹底的辦法就是不用空調。以目前湖北移動(dòng)對空調節能的嘗試主要有以下兩種：
①調高機房的空調溫度，從以前的24℃調高到28℃，從實(shí)測的數據看，平均可以節約機房能耗6%-15%；
②使用換新風(fēng)技術(shù)，節能效果更好，但是需要有新的設備投入，增加一次性投入的成本。
目前，大多數廠(chǎng)家的設備溫度適應性都大大提高，完全可以通過(guò)調高機房空調溫度的方法來(lái)達到節能的目的，但是對設備長(cháng)期運行的壽命影響還有待進(jìn)一步檢測和實(shí)驗。
（3）電源及配電節能
電源產(chǎn)品的節能以前都是依靠提高整流器的效率來(lái)實(shí)現，這一點(diǎn)從通信電源的出現就受到所有電源人的重視，所以整流器效率能夠不斷提升，由最初的70%提升到今天的90%以上。從2007年末開(kāi)始，以中興通訊為代表的電源廠(chǎng)家，開(kāi)發(fā)出依靠整流器模塊休眠來(lái)實(shí)現節能的電源產(chǎn)品，并從2008年下半年開(kāi)始在湖北移動(dòng)規模使用，對湖北移動(dòng)2000W左右的宏基站，配置5個(gè)50A整流器的電源系統進(jìn)行跟蹤測試，平均每天節省電能2.1kWh，如果考慮由此帶來(lái)的空調能耗節省，節能超過(guò)3kWh，具備良好的節能效果。

4 綜合節能的效果分析
用一個(gè)12載頻的宏基站為例進(jìn)行分析綜合節能所帶來(lái)的節能效果。
湖北移動(dòng)某基站改造前設備功耗大約2200W，平均每天耗電約110kWh，2008年通過(guò)改造使用中興通訊exPower 8000系列基站，在同等容量下，設備功耗降低為1700W，平均每天耗電約85kWh，節能高達22.7%。由于新的設備比原來(lái)設備具有更好的溫度適應性，把機房溫度從24℃調高到28℃，機房平均每天耗電降低到76kWh，進(jìn)一步節能10.6%。該機房從2008年11月開(kāi)始啟用中興通訊帶有模塊休眠的開(kāi)關(guān)電源，機房平均每天耗電降低到71kWh，進(jìn)一步節能6.6%。綜合來(lái)看，同等容量的站點(diǎn)，進(jìn)行以上三步綜合節能改造之后，節能高達35%，具備很高的社會(huì )效益和良好的經(jīng)濟效益。
通信基站的節能方法有很多，各地的情況有所不同，應該有針對性的選用適合自身特色的方式。對于節能的原則，湖北移動(dòng)一向采取“方法學(xué)習——試驗局測試——小規模使用——分析效益、可靠性——大規模推廣”的謹慎態(tài)度，在保證基站系統安全、可靠的前提下，逐步推進(jìn)節能，達到社會(huì )效益和經(jīng)濟效益的雙贏(yíng)?！?br />