浅析通信基站的综合节能

    1   背景

    近年来，环境问题越来越受到大家的重视，世界经济论坛《2007年全球风险报告》中指出：气候变化将成为21世纪全球面临的最严重挑战之一。全球二氧化碳排放量有多达2%来自通讯及信息科技活动，因此，通讯行业同样面临着严峻的节能减排压力。中国政府在节能减排上有明确的规划，要求“十一五”期间，单位国内生产总值能耗降低20%，主要污染物排放总量减少10%。 中国移动作为国内最大的移动运营商，也有自己明确的节能减排目标：“十一五”期间移动公司单位业务能耗降低30%，即2010年比2005年节省80亿度电。 
    
    湖北移动在移动集团整体节能减排的思路指导下，制定出系列的节能减排措施，本文重点对通信基站的节能进行分析。

    2   通信基站的综合节能理念 

    ⑴　通信基站设备的能耗分布比例 
    通过对湖北移动4个地市8个移动基站进行跟踪测试，并对电能消耗进行分类汇总，得出通信基站设备的能耗分布模型，如图1所示。

 图1 湖北移动无线基站能耗分布图
    以上数据是湖北移动8个移动基站测试数据的平均值，各地能耗分布可能随地理环境和季节变化有所不同，但是负载设备和空调能耗都是基站能耗的绝大部分。
⑵　无线基站设备能效逻辑级联模型
    设备之间的能耗有级联关系，相互的能量损耗是互相影响的。其关系如图2所示。

图2 无线基站能效逻辑级联模型
    从无线基站能效逻辑级联模型看，设备的功耗具有级联效应，用电末端设备功耗会被逐级放大，设备元器件每节省1W电能，可导致整体机房节省2.71W电能。
    从以上两个分析模型可以给基站节能工作带来如下启示：
    ①从机房的能耗分析模型可以看出，用电负载和空调是能耗的主要部分，应该成为节能考虑的重中之重；
    ②从能耗的级联效应看，机房节能应从末端设备入手，越是末端能耗的节省，对机房的整体节能效果越好；
    ③由于各部分的能耗是相互级联、相互影响的，因此要对基站节能进行整体考虑。

3   通信基站综合节能的方法 
    （1）主设备节能 
    用电设备既是电能的消耗者，又是处于整个能耗逻辑级联的最末端，单位能耗的节能给机房节能带来的效果最明显，因此，主设备的节能一直都受到极其广泛的关注。正因为大家的关注，其功耗才能不断降低，以12载频的宏基站BTS设备为例，2004年其平均功耗在3000W以上，2008年下降到1800W左右，而分布式基站的出现，使功耗降低到1000W以内，给基站能耗节省带来极大好处。 
    （2）空调节能 
    从图1可以看出，空调的能耗占无线机房的40%以上，是通信机房的耗能大户，因此空调能耗的降低对机房的整体节能也是至关重要的。减少空调的能耗从理论上来说非常简单，只要减少空调的使用时间就能减少空调能耗，当然，最彻底的办法就是不用空调。以目前湖北移动对空调节能的尝试主要有以下两种：
    ①调高机房的空调温度，从以前的24℃调高到28℃，从实测的数据看，平均可以节约机房能耗6%-15%；
    ②使用换新风技术，节能效果更好，但是需要有新的设备投入，增加一次性投入的成本。
    目前，大多数厂家的设备温度适应性都大大提高，完全可以通过调高机房空调温度的方法来达到节能的目的，但是对设备长期运行的寿命影响还有待进一步检测和实验。 
    （3）电源及配电节能 
    电源产品的节能以前都是依靠提高整流器的效率来实现，这一点从通信电源的出现就受到所有电源人的重视，所以整流器效率能够不断提升，由最初的70%提升到今天的90%以上。从2007年末开始，以中兴通讯为代表的电源厂家，开发出依靠整流器模块休眠来实现节能的电源产品，并从2008年下半年开始在湖北移动规模使用，对湖北移动2000W左右的宏基站，配置5个50A整流器的电源系统进行跟踪测试，平均每天节省电能2.1kWh，如果考虑由此带来的空调能耗节省，节能超过3kWh，具备良好的节能效果。

    4   综合节能的效果分析 

    用一个12载频的宏基站为例进行分析综合节能所带来的节能效果。
    湖北移动某基站改造前设备功耗大约2200W，平均每天耗电约110kWh，2008年通过改造使用中兴通讯exPower 8000系列基站，在同等容量下，设备功耗降低为1700W，平均每天耗电约85kWh，节能高达22.7%。由于新的设备比原来设备具有更好的温度适应性，把机房温度从24℃调高到28℃，机房平均每天耗电降低到76kWh，进一步节能10.6%。该机房从2008年11月开始启用中兴通讯带有模块休眠的开关电源，机房平均每天耗电降低到71kWh，进一步节能6.6%。综合来看，同等容量的站点，进行以上三步综合节能改造之后，节能高达35%，具备很高的社会效益和良好的经济效益。
    通信基站的节能方法有很多，各地的情况有所不同，应该有针对性的选用适合自身特色的方式。对于节能的原则，湖北移动一向采取“方法学习——试验局测试——小规模使用——分析效益、可靠性——大规模推广”的谨慎态度，在保证基站系统安全、可靠的前提下，逐步推进节能，达到社会效益和经济效益的双赢。■