淺析通信基站的綜合節(jié)能

1 背景

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

湖北移動在移動集團(tuán)整體節(jié)能減排的思路指導(dǎo)下，制定出系列的節(jié)能減排措施，本文重點對通信基站的節(jié)能進(jìn)行分析。

2 通信基站的綜合節(jié)能理念
⑴　通信基站設(shè)備的能耗分布比例
通過對湖北移動4個地市8個移動基站進(jìn)行跟蹤測試，并對電能消耗進(jìn)行分類匯總，得出通信基站設(shè)備的能耗分布模型，如圖1所示。

圖1 湖北移動無線基站能耗分布圖
以上數(shù)據(jù)是湖北移動8個移動基站測試數(shù)據(jù)的平均值，各地能耗分布可能隨地理環(huán)境和季節(jié)變化有所不同，但是負(fù)載設(shè)備和空調(diào)能耗都是基站能耗的絕大部分。
⑵　無線基站設(shè)備能效邏輯級聯(lián)模型
設(shè)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 無線基站能效邏輯級聯(lián)模型
從無線基站能效邏輯級聯(lián)模型看，設(shè)備的功耗具有級聯(lián)效應(yīng)，用電末端設(shè)備功耗會被逐級放大，設(shè)備元器件每節(jié)省1W電能，可導(dǎo)致整體機房節(jié)省2.71W電能。
從以上兩個分析模型可以給基站節(jié)能工作帶來如下啟示：
①從機房的能耗分析模型可以看出，用電負(fù)載和空調(diào)是能耗的主要部分，應(yīng)該成為節(jié)能考慮的重中之重；
②從能耗的級聯(lián)效應(yīng)看，機房節(jié)能應(yīng)從末端設(shè)備入手，越是末端能耗的節(jié)省，對機房的整體節(jié)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(jié)能進(jìn)行整體考慮。

3 通信基站綜合節(jié)能的方法
（1）主設(shè)備節(jié)能
用電設(shè)備既是電能的消耗者，又是處于整個能耗邏輯級聯(lián)的最末端，單位能耗的節(jié)能給機房節(jié)能帶來的效果最明顯，因此，主設(shè)備的節(jié)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(shè)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(xiàn)，使功耗降低到1000W以內(nèi)，給基站能耗節(jié)省帶來極大好處。
（2）空調(diào)節(jié)能
從圖1可以看出，空調(diào)的能耗占無線機房的40%以上，是通信機房的耗能大戶，因此空調(diào)能耗的降低對機房的整體節(jié)能也是至關(guān)重要的。減少空調(diào)的能耗從理論上來說非常簡單，只要減少空調(diào)的使用時間就能減少空調(diào)能耗，當(dāng)然，最徹底的辦法就是不用空調(diào)。以目前湖北移動對空調(diào)節(jié)能的嘗試主要有以下兩種：
①調(diào)高機房的空調(diào)溫度，從以前的24℃調(diào)高到28℃，從實測的數(shù)據(jù)看，平均可以節(jié)約機房能耗6%-15%；
②使用換新風(fēng)技術(shù)，節(jié)能效果更好，但是需要有新的設(shè)備投入，增加一次性投入的成本。
目前，大多數(shù)廠家的設(shè)備溫度適應(yīng)性都大大提高，完全可以通過調(diào)高機房空調(diào)溫度的方法來達(dá)到節(jié)能的目的，但是對設(shè)備長期運行的壽命影響還有待進(jìn)一步檢測和實驗。
（3）電源及配電節(jié)能
電源產(chǎn)品的節(jié)能以前都是依靠提高整流器的效率來實現(xiàn)，這一點從通信電源的出現(xiàn)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年末開始，以中興通訊為代表的電源廠家，開發(fā)出依靠整流器模塊休眠來實現(xiàn)節(jié)能的電源產(chǎn)品，并從2008年下半年開始在湖北移動規(guī)模使用，對湖北移動2000W左右的宏基站，配置5個50A整流器的電源系統(tǒng)進(jìn)行跟蹤測試，平均每天節(jié)省電能2.1kWh，如果考慮由此帶來的空調(diào)能耗節(jié)省，節(jié)能超過3kWh，具備良好的節(jié)能效果。

4 綜合節(jié)能的效果分析
用一個12載頻的宏基站為例進(jìn)行分析綜合節(jié)能所帶來的節(jié)能效果。
湖北移動某基站改造前設(shè)備功耗大約2200W，平均每天耗電約110kWh，2008年通過改造使用中興通訊exPower 8000系列基站，在同等容量下，設(shè)備功耗降低為1700W，平均每天耗電約85kWh，節(jié)能高達(dá)22.7%。由于新的設(shè)備比原來設(shè)備具有更好的溫度適應(yīng)性，把機房溫度從24℃調(diào)高到28℃，機房平均每天耗電降低到76kWh，進(jìn)一步節(jié)能10.6%。該機房從2008年11月開始啟用中興通訊帶有模塊休眠的開關(guān)電源，機房平均每天耗電降低到71kWh，進(jìn)一步節(jié)能6.6%。綜合來看，同等容量的站點，進(jìn)行以上三步綜合節(jié)能改造之后，節(jié)能高達(dá)35%，具備很高的社會效益和良好的經(jīng)濟(jì)效益。
通信基站的節(jié)能方法有很多，各地的情況有所不同，應(yīng)該有針對性的選用適合自身特色的方式。對于節(jié)能的原則，湖北移動一向采取“方法學(xué)習(xí)——試驗局測試——小規(guī)模使用——分析效益、可靠性——大規(guī)模推廣”的謹(jǐn)慎態(tài)度，在保證基站系統(tǒng)安全、可靠的前提下，逐步推進(jìn)節(jié)能，達(dá)到社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的雙贏。■