電能在通信企業(yè)能源消耗中占有絕對比重，節(jié)能在電信行業(yè)勢在必行。在國內(nèi)電信市場日益飽和、殺手級業(yè)務(wù)缺失的壓力下，降低能耗節(jié)約開支實乃擺脫困境、提升利潤的有效途徑。

 

      移動通信基站能耗構(gòu)成

 

      從移動通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的能源消耗分布來看，無線基站部分的能耗約占到90%，核心網(wǎng)和網(wǎng)管等其它設(shè)備比重不足10%。

 

      通常來講，移動通信基站由BTS設(shè)備、天饋系統(tǒng)、傳輸設(shè)備、整流器、蓄電池組、交流配電屏、變壓器、空調(diào)、環(huán)境監(jiān)控等組成。根據(jù)消耗主體的不同，移動通信基站能耗主要包括：

 

      （1）通信設(shè)備用電：通信設(shè)備用電主要取決于在網(wǎng)設(shè)備數(shù)量及其功耗，同時也受限于網(wǎng)絡(luò)負荷水平。統(tǒng)計數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，通信設(shè)備用電占機房總用電量的30%左右。其中，天饋系統(tǒng)及傳輸設(shè)備耗電相對較小，絕大部分來自于BTS設(shè)備。

 

      （2）配電系統(tǒng)用電：電能經(jīng)過配電系統(tǒng)的傳輸過程中會產(chǎn)生線損電量，可分為技術(shù)線損和管理線損。技術(shù)線損電量是在傳輸過程中直接損失在配電設(shè)備上的電量，可以通過采取相應(yīng)的技術(shù)措施予以降低。管理線損電量則是在計量的統(tǒng)計管理環(huán)節(jié)上造成的，需要采取必要的組織措施與管理措施來避免和減少。

 

      （3）機房環(huán)境用電：基站機房對設(shè)備運行環(huán)境的溫度、濕度、潔凈度有一定要求。為保障通信設(shè)備的正常運行和使用壽命，必須采取必要的溫控措施來平抑因用電設(shè)備散熱、室外熱傳導(dǎo)以及維護人員熱輻射而引起的機房溫度升高?？照{(diào)是基站機房的主要耗電設(shè)備，能耗比重約占40%～50%。

 

      （4）維護及其它用電：基站維護過程中將產(chǎn)生照明、檢修或施工用電，蓄電池組維護則涉及充放電容量試驗帶來的能耗。

 基站節(jié)能應(yīng)重點放在通信設(shè)備、機房環(huán)境兩大方向上。配電系統(tǒng)節(jié)能與機房建筑節(jié)能也同樣不容忽視。

 

      基站節(jié)能的基本原則

 

      移動通信基站節(jié)能必須滿足以下基本原則：

 

      （1）系統(tǒng)可靠性。節(jié)能決不能以犧牲通信系統(tǒng)的安全作為代價?；緳C房環(huán)境一般應(yīng)保持常年溫度10℃～35℃、濕度10%～90%、潔凈度達B級。簡單地通過改變機房工作環(huán)境來降低能耗并非明智之舉，通信設(shè)備與電力設(shè)備、蓄電池組的使用壽命都會因此而大打折扣。

 

      （2）技術(shù)可行性。節(jié)能降耗實現(xiàn)途徑多種多樣，各有其優(yōu)缺點和適用范圍。在實施過程中，要因地制宜，綜合考慮設(shè)備要求、機房布局和地理位置等諸多因素，合理選擇可行的節(jié)能技術(shù)，以實現(xiàn)節(jié)能效率的最大化。

 

      （3）技術(shù)有效性。開源與節(jié)流相輔相成。所謂開源，就是尋求常規(guī)能源的替代品，如太陽能、風(fēng)能等可再生能源；節(jié)流是節(jié)能降耗，提高能源利用效率。理論上講，節(jié)流是有限的，開源是無限的。業(yè)界當(dāng)前大多以節(jié)流為主，隨著可再生能源利用的成熟，最終實現(xiàn)常規(guī)能源向可再生能源利用的平穩(wěn)、安全過度。

 

      （4）經(jīng)濟合理性。節(jié)能應(yīng)兼顧經(jīng)濟效益增長，切勿矯枉過正。用先進節(jié)能的產(chǎn)品更新替換老舊、高能耗設(shè)備固然合理，但在很大程度上受限于企業(yè)資本力量和網(wǎng)絡(luò)發(fā)展能力，孰優(yōu)孰劣不置可否。實施前期要作好試點工作，關(guān)注節(jié)能方案的投資回收期。

 

      （5）效果可測性。節(jié)能技術(shù)使用后是否達到預(yù)期目標、效率如何，都必須有一套健全、可行、有效的評測機制。定性分析相對容易，定量評估則有些難度。

 

      基站節(jié)能技術(shù)方案

 

      1．通信設(shè)備節(jié)能

 

      通信設(shè)備運行過程中消耗的能量，除少量以電信號方式傳輸外，絕大部分轉(zhuǎn)化為熱量散發(fā)出來；空調(diào)耗電則源于維持通信設(shè)備正常工作的機房環(huán)境，在很大程度上取決于通信設(shè)備的發(fā)熱量。

 

      基站節(jié)能應(yīng)從源頭抓起。根據(jù)粗略估算，通信設(shè)備的功耗每下降1kW，配套通信電源系統(tǒng)和機房空調(diào)設(shè)備的建設(shè)投資費用可減少約2萬元，其相關(guān)的運行和維護成本中僅電費一項一年就可節(jié)約1.5萬元。

 

      傳統(tǒng)基站采用獨立模擬功放技術(shù)，功放模塊功耗約占總體功耗的60%，然而功放效率通常卻低于10%。功放的核心問題是線性化和高效率。數(shù)字預(yù)失真(DPD)技術(shù)和Doherty技術(shù)相互配合應(yīng)用時，功放效率可提高至27%以上。

 

      基站設(shè)備耐高溫工作能力的增強將降低對冷卻系統(tǒng)的要求，整體能耗相應(yīng)會減少。分布式基站和模塊化基站應(yīng)用前景廣闊。

 

      針對話務(wù)閑時開展智能節(jié)電技術(shù)可大幅降低基站能耗。利用軟件實時統(tǒng)計分析載波與信道的負荷程度，將承載的業(yè)務(wù)進行疏導(dǎo)，在保障通信服務(wù)提供能力的前提下，盡可能減少同時工作的TRX或TCH數(shù)量，通過自適應(yīng)開關(guān)實現(xiàn)智能化節(jié)能控制。

 

      良好的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對基站節(jié)能大有裨益，這也體現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃與建設(shè)的有效性上。蜂窩基站布局合理，基站發(fā)射功率會有所限制，可以避免覆蓋空洞，最重要的是降低額外建站需求的概率，減少能耗風(fēng)險。

 

      2．機房環(huán)境節(jié)能

 

      對于移動通信基站而言，機房環(huán)境節(jié)能主要體現(xiàn)在冷卻系統(tǒng)即空調(diào)上。

 

      變頻技術(shù)是利用變頻器改變空調(diào)壓縮機的供電頻率，通過調(diào)節(jié)壓縮機的轉(zhuǎn)速達到控制室溫的目的，有利于降低空調(diào)耗電量和延長使用壽命。然而，應(yīng)注意其對通信電源低壓配電系統(tǒng)以及通信設(shè)備的電磁干擾。

 

      新風(fēng)節(jié)能利用室外的自然環(huán)境作為冷源，采用空氣質(zhì)量交換和能量交換原理，將 新風(fēng)節(jié)能利用室外的自然環(huán)境作為冷源，采用空氣質(zhì)量交換和能量交換原理，將基站內(nèi)的熱量迅速向外遷移，實現(xiàn)室內(nèi)散熱、降溫，從而減少空調(diào)使用時間，包括自然通風(fēng)與熱交換兩種形式。自然通風(fēng)系統(tǒng)一般適用于溫差大、空氣質(zhì)量好的地區(qū)，熱交換節(jié)能系統(tǒng)則主要適用于室內(nèi)外溫度差較大的環(huán)境。

 

      空調(diào)自適應(yīng)節(jié)能就是通過模糊控制技術(shù)，根據(jù)室內(nèi)環(huán)境溫度的變化情況，靈活調(diào)節(jié)空調(diào)的工況參數(shù)，優(yōu)化控制空調(diào)的運行狀態(tài)，通過自動控制來滿足機房環(huán)境要求。自適應(yīng)節(jié)能系統(tǒng)具有高可靠性、安裝方便、易維護等優(yōu)點。

 

      基站空調(diào)應(yīng)選用專用產(chǎn)品，一般來講無需除濕、加熱等功能。室外機安裝時要求周邊無靠近障礙物，影響空調(diào)散熱。室內(nèi)機安裝要考慮設(shè)備排列、建筑結(jié)構(gòu)、線纜走向等因素，合理優(yōu)化空調(diào)氣流組織。

 

      3．配電系統(tǒng)節(jié)能

 

      配電系統(tǒng)節(jié)能可以從提高用電效率與質(zhì)量、優(yōu)化配電系統(tǒng)負載效率、引入新型清潔能源、加強用電系統(tǒng)管理等方面入手。

 

      4．機房建筑節(jié)能

 

      在保證使用功能、建筑質(zhì)量和室內(nèi)環(huán)境要求的前提下，機房建筑節(jié)能與建筑材料、體形系數(shù)、朝向、地理環(huán)境及氣候條件等有密切聯(lián)系。使用節(jié)能材料與外墻保溫技術(shù)是機房建筑節(jié)能的主要實現(xiàn)方式。

 

      機房外圍護結(jié)構(gòu)的熱傳導(dǎo)會導(dǎo)致室內(nèi)冷量的損失，從傳熱耗熱量構(gòu)成來看，外墻和屋面所占比例約為60%以上。外圍護結(jié)構(gòu)的傳熱系數(shù)直接取決于材料類型及其厚度。外墻采用隔熱保溫材料的夾芯板，更利于防止熱量的散失。屋面不宜選用容重大的保溫材料，以防屋面重量及厚度過大；也不宜選用吸水率較大的保溫材料，以防施工后水分不易排出，從而降低保溫效果。

 

      外墻外保溫不會產(chǎn)生冷熱橋現(xiàn)象，外保溫材料置于主體結(jié)構(gòu)外側(cè)，減少外界溫度、濕度、各種射線對主體結(jié)構(gòu)的影響，且不占用機房使用面積、易于施工。

 

      外圍護結(jié)構(gòu)的傳熱量與其傳熱面積是成正比的。在其他條件相同情況下，建筑物耗熱量指標隨體形系數(shù)的增長而增長。體形系數(shù)應(yīng)盡可能地小，在滿足使用要求的前提下，不應(yīng)隨意增加機房的層高、進深。

 

      機房朝向宜采用南北向或接近南北向。機房所有進出孔洞、門窗應(yīng)作密封或遮光處理。機房門宜選擇夾芯材料為聚苯板或礦棉板的不銹鋼門。

 

      結(jié)束語

 

      移動通信基站節(jié)能是一項長期、復(fù)雜的系統(tǒng)工程，貫穿于規(guī)劃建設(shè)、日常維護、技術(shù)改造等各環(huán)節(jié)，必須處理好網(wǎng)絡(luò)安全與節(jié)能效果、投入成本與節(jié)能回報率等多方面的關(guān)系。盲目增加節(jié)能產(chǎn)品未必能達到理想的節(jié)能效果。移動運營企業(yè)應(yīng)深入了解整個網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的實際運行狀況和能耗構(gòu)成，對不同條件下設(shè)備運行數(shù)據(jù)實行有效跟蹤分析，摸索行之有效、成本效益俱佳的解決方案。