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移动通信基站节能方案

发布时间:2020-02-13 21:50:16 阅读: 来源:铡草机厂家

据估算,2007年中国仅GSM基站耗电量将接近32亿千瓦时,基站电费将接近20亿元,这还不包括空调、变电、传输等能耗。

电能在通信企业能源消耗中占有绝对比重,节能在电信行业势在必行。在国内电信市场日益饱和、杀手级业务缺失的压力下,降低能耗节约开支实乃摆脱困境、提升利润的有效途径。

移动通信基站能耗构成

从移动通信网络设备的能源消耗分布来看,无线基站部分的能耗约占到90%,核心网和网管等其它设备比重不足10%。

通常来讲,移动通信基站由BTS设备、天馈系统、传输设备、整流器、蓄电池组、交流配电屏、变压器、空调、环境监控等组成。根据消耗主体的不同,移动通信基站能耗主要包括:

(1)通信设备用电:通信设备用电主要取决于在网设备数量及其功耗,同时也受限于网络负荷水平。统计数据发现,通信设备用电占机房总用电量的30%左右。其中,天馈系统及传输设备耗电相对较小,绝大部分来自于BTS设备。

(2)配电系统用电:电能经过配电系统的传输过程中会产生线损电量,可分为技术线损和管理线损。技术线损电量是在传输过程中直接损失在配电设备上的电量,可以通过采取相应的技术措施予以降低。管理线损电量则是在计量的统计管理环节上造成的,需要采取必要的组织措施与管理措施来避免和减少。

(3)机房环境用电:基站机房对设备运行环境的温度、湿度、洁净度有一定要求。为保障通信设备的正常运行和使用寿命,必须采取必要的温控措施来平抑因用电设备散热、室外热传导以及维护人员热辐射而引起的机房温度升高。空调是基站机房的主要耗电设备,能耗比重约占40%~50%。

(4)维护及其它用电:基站维护过程中将产生照明、检修或施工用电,蓄电池组维护则涉及充放电容量试验带来的能耗。

基站节能应重点放在通信设备、机房环境两大方向上。配电系统节能与机房建筑节能也同样不容忽视。

基站节能的基本原则

移动通信基站节能必须满足以下基本原则:

(1)系统可靠性。节能决不能以牺牲通信系统的安全作为代价。基站机房环境一般应保持常年温度10℃~35℃、湿度10%~90%、洁净度达B级。简单地通过改变机房工作环境来降低能耗并非明智之举,通信设备与电力设备、蓄电池组的使用寿命都会因此而大打折扣。

(2)技术可行性。节能降耗实现途径多种多样,各有其优缺点和适用范围。在实施过程中,要因地制宜,综合考虑设备要求、机房布局和地理位置等诸多因素,合理选择可行的节能技术,以实现节能效率的最大化。

(3)技术有效性。开源与节流相辅相成。所谓开源,就是寻求常规能源的替代品,如太阳能、风能等可再生能源;节流是节能降耗,提高能源利用效率。理论上讲,节流是有限的,开源是无限的。业界当前大多以节流为主,随着可再生能源利用的成熟,最终实现常规能源向可再生能源利用的平稳、安全过度。

(4)经济合理性。节能应兼顾经济效益增长,切勿矫枉过正。用先进节能的产品更新替换老旧、高能耗设备固然合理,但在很大程度上受限于企业资本力量和网络发展能力,孰优孰劣不置可否。实施前期要作好试点工作,关注节能方案的投资回收期。

(5)效果可测性。节能技术使用后是否达到预期目标、效率如何,都必须有一套健全、可行、有效的评测机制。定性分析相对容易,定量评估则有些难度。

基站节能技术方案

1.通信设备节能

通信设备运行过程中消耗的能量,除少量以电信号方式传输外,绝大部分转化为热量散发出来;空调耗电则源于维持通信设备正常工作的机房环境,在很大程度上取决于通信设备的发热量。

基站节能应从源头抓起。根据粗略估算,通信设备的功耗每下降1kW,配套通信电源系统和机房空调设备的建设投资费用可减少约2万元,其相关的运行和维护成本中仅电费一项一年就可节约1.5万元。

传统基站采用独立模拟功放技术,功放模块功耗约占总体功耗的60%,然而功放效率通常却低于10%。功放的核心问题是线性化和高效率。数字预失真(DPD)技术和Doherty技术相互配合应用时,功放效率可提高至27%以上。

基站设备耐高温工作能力的增强将降低对冷却系统的要求,整体能耗相应会减少。分布式基站和模块化基站应用前景广阔。

针对话务闲时开展智能节电技术可大幅降低基站能耗。利用软件实时统计分析载波与信道的负荷程度,将承载的业务进行疏导,在保障通信服务提供能力的前提下,尽可能减少同时工作的TRX或TCH数量,通过自适应开关实现智能化节能控制。

良好的网络结构对基站节能大有裨益,这也体现在网络规划与建设的有效性上。蜂窝基站布局合理,基站发射功率会有所限制,可以避免覆盖空洞,最重要的是降低额外建站需求的概率,减少能耗风险。

2.机房环境节能

对于移动通信基站而言,机房环境节能主要体现在冷却系统即空调上。

变频技术是利用变频器改变空调压缩机的供电频率,通过调节压缩机的转速达到控制室温的目的,有利于降低空调耗电量和延长使用寿命。然而,应注意其对通信电源低压配电系统以及通信设备的电磁干扰。

新风节能利用室外的自然环境作为冷源,采用空气质量交换和能量交换原理,将基站内的热量迅速向外迁移,实现室内散热、降温,从而减少空调使用时间,包括自然通风与热交换两种形式。自然通风系统一般适用于温差大、空气质量好的地区,热交换节能系统则主要适用于室内外温度差较大的环境。

空调自适应节能就是通过模糊控制技术,根据室内环境温度的变化情况,灵活调节空调的工况参数,优化控制空调的运行状态,通过自动控制来满足机房环境要求。自适应节能系统具有高可靠性、安装方便、易维护等优点。

基站空调应选用专用产品,一般来讲无需除湿、加热等功能。室外机安装时要求周边无靠近障碍物,影响空调散热。室内机安装要考虑设备排列、建筑结构、线缆走向等因素,合理优化空调气流组织。

3.配电系统节能

配电系统节能可以从提高用电效率与质量、优化配电系统负载效率、引入新型清洁能源、加强用电系统管理等方面入手。

4.机房建筑节能

在保证使用功能、建筑质量和室内环境要求的前提下,机房建筑节能与建筑材料、体形系数、朝向、地理环境及气候条件等有密切联系。使用节能材料与外墙保温技术是机房建筑节能的主要实现方式。

机房外围护结构的热传导会导致室内冷量的损失,从传热耗热量构成来看,外墙和屋面所占比例约为60%以上。外围护结构的传热系数直接取决于材料类型及其厚度。外墙采用隔热保温材料的夹芯板,更利于防止热量的散失。屋面不宜选用容重大的保温材料,以防屋面重量及厚度过大;也不宜选用吸水率较大的保温材料,以防施工后水分不易排出,从而降低保温效果。

外墙外保温不会产生冷热桥现象,外保温材料置于主体结构外侧,减少外界温度、湿度、各种射线对主体结构的影响,且不占用机房使用面积、易于施工。

外围护结构的传热量与其传热面积是成正比的。在其他条件相同情况下,建筑物耗热量指标随体形系数的增长而增长。体形系数应尽可能地小,在满足使用要求的前提下,不应随意增加机房的层高、进深。

机房朝向宜采用南北向或接近南北向。机房所有进出孔洞、门窗应作密封或遮光处理。机房门宜选择夹芯材料为聚苯板或矿棉板的不锈钢门。

结束语

移动通信基站节能是一项长期、复杂的系统工程,贯穿于规划建设、日常维护、技术改造等各环节,必须处理好网络安全与节能效果、投入成本与节能回报率等多方面的关系。盲目增加节能产品未必能达到理想的节能效果。移动运营企业应深入了解整个网络设备的实际运行状况和能耗构成,对不同条件下设备运行数据实行有效跟踪分析,摸索行之有效、成本效益俱佳的解决方案。

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