5G基站節能及數字化管理解決方案

hth下载地址 陳聰

截至2023年10月，我國5G基站總數達321.5萬(wan) 個(ge) ，占全國通信基站總數的28.1%。然而，隨著5G基站數量的快速增長，基站的能耗問題也逐漸日益凸顯，基站的用電給運營商帶來了巨大的電費開支壓力，降低5G基站的能耗成為(wei) 了運營商們(men) 亟待解決(jue) 的問題。

1. 5G基站的高能耗

從(cong) 2G時代開始，通信網絡能耗不斷攀升，用戶在享受更好的覆蓋、更高的網絡速率的同時，運營商也在對網絡進行持續建設，而更多的基站、更廣的頻段、更大的帶寬、更強的處理能力帶來了功耗的上升。相比4G基站，5G不僅(jin) 功耗提高了近3倍，並且由於(yu) 覆蓋範圍的衰減，5G基站的數量又是成倍增加。當前主流廠商的5G基站單係統滿載功耗約為(wei) 3.5~4kW，據統計現有運行的5G微基站平均每天耗電約65kWh，如果按照電價(jia) 1元/kWh計算，每年全國僅(jin) 5G基站電費支出將達到763億(yi) ！

基站的電源設備、發射設備、傳(chuan) 輸設備等都是較大的發熱體(ti) ，空調係統要持續為(wei) 基站降溫，據統計空調的電費支出約占整個(ge) 基站電費支出的54%左右，成為(wei) 基站機房中的主要耗電設備。

除了電費高昂之外，還有基站供電問題。由於(yu) 5G基站負荷比4G基站高出近3倍，原有4G基站的配電係統可能不足以提供這麽(me) 高的功率，包括供電線纜、斷路器、空調、開關(guan) 電源、蓄電池等都需要升級，這樣成本會(hui) 更高。因此對於(yu) 運營商而言，5G基站的高功耗甚至成為(wei) 了製約5G發展的首要原因。

圖1 基站供電係統示意圖

1. 基站智慧用電解決(jue) 方案

現有的大部分基站供電係統不具備智能、節能、維護簡便等需求，對供電係統的故障隱患等沒有預先感知和判斷，需要運維人員不時到現場，這無疑也會(hui) 增加運營成本。

hth下载地址基站智慧用電雲(yun) 平台，通過在基站加裝電量傳(chuan) 感器、智慧微斷以及空調控製等設備，實現了基站用電的智能化和精細化管理，為(wei) 基站可靠、節約用電提供解決(jue) 方案。

圖2 基站電氣數據采集配置示意圖

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  1. 基站用電智能化

通過平台可以監測基站內(nei) 電氣參數，統計基站用能數據，實時預警基站電氣參數異常，比如市電/應急進線和直流饋線欠壓、失壓、蓄電池異常等，實現基站用電數字化、智能化遠程管理。

1. 配置交流多回路監測儀(yi) 表用於(yu) 采集市電回路和應急發電回路以及總進線回路的電氣參數並上傳(chuan) 平台；

2. 配置直流多回路監測儀(yi) 表用於(yu) 采集直流饋線回路電氣參數並上傳(chuan) 平台；

3. 配置智慧微斷用於(yu) 監測和控製基站內(nei) 空調、照明、風機回路，數據上傳(chuan) 平台；

4. 配置空調紅外控製器用於(yu) 現場自動控製以及平台遠程控製基站內(nei) 空調；

5. 配置蓄電池監測單元采集蓄電池數據並上傳(chuan) 平台。

圖3 基站用電數據傳(chuan) 輸示意圖

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  1. 基站用電節能控製

通過在邊緣計算網關(guan) 設置好控製邏輯，采集基站外部環境溫度、基站內(nei) 部溫度進行比較判斷來自動控製空調待機和啟停新風風機，利用自然冷卻，使基站內(nei) 部溫濕度控製在目標範圍內(nei) ，從(cong) 而實現基站內(nei) 空調用電節能。

圖4 基站內(nei) 空調風機節能控製示意圖

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  1. 基站用電擴容管理

由於(yu) 5G相對4G基站能耗提高了3倍，如果在原有4G基站進行升級改造的時候很有可能會(hui) 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、開關(guan) 電源、蓄電池等眾(zhong) 多設備，甚至可能無法提升市電容量的情況。

此前，華為(wei) 和鐵塔公司合作了一個(ge) 的“不改市電、不動配電”的方案，其實就是額外加一個(ge) “充電寶”，當負載峰值超過正常市電限值，鋰電儲(chu) 能放電參與(yu) 負載供電；負載空閑時，鋰電儲(chu) 能轉充電補充電量。也可用於(yu) 應急場景，在大麵積停電情況下提供應急用電，避免造成5G基站大量的退服情況。hth下载地址基站智慧用電管理平台可接入鋰電池儲(chu) 能變流器及鋰電池BMS數據，並可製定充放電控製管理。

圖5 基站電源擴容示意圖

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  1. 基站配電數字化設備選型表

表1 基站智能化設備選型表

1. 基站智慧用電雲(yun) 平台

hth下载地址基站智慧用電平台可本地或雲(yun) 端部署，采集各類基站配電係統數據，進行數字化展示和數據分析，並基於(yu) 基站本地邊緣計算進行邏輯控製來啟停空調、風機，實現基站遠程集中監測和節能控製。當平台檢測到報警故障時會(hui) 自動通過手機短信、語音電話和APP推送提醒用戶，提升基站運維管理工作效率，實現了透明化管理。

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  1. 基站一覽

GIS地圖顯示對應基站的位置，包括基站的詳細信息和設備配置情況，顯示本月基站的報警情況和用電情況。

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  1. 基站配電組態

顯示基站內(nei) 各個(ge) 用電設備的運行情況和用電情況，包括市電、應急發電、開關(guan) 電源、空調、風機、蓄電池及用電設備等，同時顯示基站內(nei) 外環境數據。

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  1. 基站能耗分析

統計基站能耗數據，並進行同環比分析比較，形成能耗報表。

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  1. 鋰電池儲(chu) 能管理

平台接入電池管理係統和儲(chu) 能變流器數據，為(wei) 基站提供運行模式監視和控製策略選擇，係統監測電芯電流、溫度、SOC、SOH，檢測直流係統絕緣狀況，並根據基站負荷變化或人工指令設置儲(chu) 能係統的充放電策略，保障基站可靠供電。

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  1. 異常報警推送

當出現異常情況，平台可通過手機短信，APP推送，郵件推送，語音外呼等方式，及時通知相應人員。

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  1. 運維管理

運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。

1. 應用

2021年12月改革委、中央網信辦、工業(ye) 和信息化部、國家能源局聯合發布《貫徹落實碳達峰碳中和目標要求推動數據中心和5G等新型基礎設施綠色高質量發展實施方案》，要求到2025年，數據中心和5G基本形成綠色集約的一體(ti) 化運行格局，其中5G基站能效提升20%以上。hth下载地址基站節能及數字化管理解決(jue) 方案已經在不少基站應用，並取得很好的效果，平均節能效果提升20%以上，運維效率提升40%，助力通信基站數字化管理轉型，早日實現“雙碳”目標。