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5G基站節能及數字化管理解決方案

更新時(shí)間:2024-01-05      瀏覽次數:1085

胡冠楠

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定

截至2023年10月,我國5G基站總數達321.5萬(wàn)個(gè),占全國通信基站總數的28.1%。然而,隨著(zhù)5G基站數量的快速增長(cháng),基站的能耗問(wèn)題也逐漸日益凸顯,基站的用電給運營(yíng)商帶來(lái)了巨大的電費開(kāi)支壓力,降低5G基站的能耗成為了運營(yíng)商們亟待解決的問(wèn)題。

1. 5G基站的高能耗

2G時(shí)代開(kāi)始,通信網(wǎng)絡(luò )能耗不斷攀升,用戶(hù)在享受更好的覆蓋、更高的網(wǎng)絡(luò )速率的同時(shí),運營(yíng)商也在對網(wǎng)絡(luò )進(jìn)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(lái)了功耗的上升。相比4G基站,5G不僅功耗提3倍,并且由于覆蓋范圍的衰減,5G基站的數量又是成倍增加。當前主流廠(chǎng)商的5G基站單系統滿(mǎn)載功耗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(jià)1元/kWh計算,每年全國僅5G基站電費支出將達到763億!

基站的電源設備、發(fā)射設備、傳輸設備等都是較大的發(fā)熱體,空調系統要持續為基站降溫,據統計空調的電費支出約占整個(gè)基站電費支出的54%左右,成為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(wèn)題。由于5G基站負荷比4G基站高出近3倍,原有4G基站的配電系統可能不足以提供這么高的功率,包括供電線(xiàn)纜、斷路器、空調、開(kāi)關(guān)電源、蓄電池等都需要升級,這樣成本會(huì )更高。因此對于運營(yíng)商而言,5G基站的高功耗甚至成為了制約5G發(fā)展的首要原因。

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基站供電系統示意圖

1. 基站智慧用電解決方案

現有的大部分基站供電系統不具備智能、節能、維護簡(jiǎn)便需求,對供電系統的故障隱患等沒(méi)有預先感知和判斷,需要運維人員不時(shí)到現場(chǎng),這無(wú)疑也會(huì )增加運營(yíng)成本。

安科瑞基站智慧用電云平臺,通過(guò)在基站加裝電量傳感器、智慧微斷以及空調控制等設備,實(shí)現了基站用電的智能化和精細化管理,為基站可靠、節約用電提供解決方案。

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基站電氣數據采集配置示意圖

2.1 基站用電智能化

通過(guò)平臺可以監測基站內電氣參數,統計基站用能數據,實(shí)時(shí)預警基站電氣參數異常,比如市電/應急進(jìn)線(xiàn)和直流饋線(xiàn)欠壓、失壓、蓄電池異常等,實(shí)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表用于采集市電回路和應急發(fā)電回路以及總進(jìn)線(xiàn)回路的電氣參數并上傳平臺;

2) 配置直流多回路監測儀表用于采集直流饋線(xiàn)回路電氣參數并上傳平臺;

3) 配置智慧微斷用于監測和控制基站內空調、照明、風(fēng)機回路,數據上傳平臺;


1) 配置空調紅外控制器用于現場(chǎng)自動(dòng)控制以及平臺遠程控制基站內空調;

2) 配置蓄電池監測單元采集蓄電池數據并上傳平臺。

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基站用電數據傳輸示意圖

2.2 基站用電節能控制

通過(guò)在邊緣計算網(wǎng)關(guān)設置好控制邏輯,采集基站外部環(huán)境溫度、基站內部溫度進(jìn)行比較判斷來(lái)自動(dòng)控制空調待機和啟停新風(fēng)風(fēng)機,利用自然冷卻,使基站內部溫濕度控制在目標范圍內,從而實(shí)現基站內空調用電節能。

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基站內空調風(fēng)機節能控制示意圖

2.3 基站用電擴容管理

由于5G相對4G基站能耗提高了3倍,如果在原有4G基站進(jìn)行升級改造的時(shí)候很有可能會(huì )遇到原有市電容量不足的問(wèn)題,升級市電可能需要更換原有供電線(xiàn)纜、斷路器、空調、開(kāi)關(guān)電源、蓄電池等眾多設備,甚至可能無(wú)法提升市電容量的情況。

此前,華為和鐵塔公司合作了一個(gè)的“不改市電、不動(dòng)配電"的方案,其實(shí)就是額外加一個(gè)“充電寶",當負載峰值超過(guò)正常市電限值,鋰電儲能放電參與負載供電;負載空閑時(shí),鋰電儲能轉充電補充電量。也可用于應急場(chǎng)景,在大面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。安科瑞基站智慧用電管理平臺可接入鋰電池儲能變流器及鋰電池BMS數據,并可制定充放電控制管理。

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基站電源擴容示意圖

1. 基站智慧用電云平臺

安科瑞基站智慧用電平臺可本地或云端部署,采集各類(lèi)基站配電系統數據,進(jìn)行數字化展示和數據分析,并基于基站本地邊緣計算進(jìn)行邏輯控制來(lái)啟??照{、風(fēng)機,實(shí)現基站遠程集中監測和節能控制。當平臺檢測到報警故障時(shí)會(huì )自動(dòng)通過(guò)手機短信、語(yǔ)音電話(huà)和APP推送提醒用戶(hù),提升基站運維管理工作效率,實(shí)現了透明化管理。

1.1 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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3.2基站配電組態(tài)

顯示基站內各個(gè)用電設備的運行情況和用電情況,包括市電、應急發(fā)電、開(kāi)關(guān)電源、空調、風(fēng)機、蓄電池及用電設備,同時(shí)顯示基站內外環(huán)境數據。

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3.3 基站能耗分析

統計基站能耗數據,并進(jìn)行同環(huán)比分析比較,形成能耗報表。

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3.4鋰電池儲能管理

平臺接入電池管理系統和儲能變流器數據,為基站提供運行模式監視和控制策略選擇,系統監測電芯電流、溫度、SOC、SOH,檢測直流系統絕緣狀況,并根據基站負荷變化或人工指令設置儲能系統的充放電策略,保障基站可靠供電。

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4. 應用

202112月改革委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國家能源局聯(lián)合發(fā)布《貫徹落實(shí)碳達峰碳中和目標要求推動(dòng)數據中心和5G等新型基礎設施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)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化運行格局,其中5G基站能效提升20%以上。安科瑞基站節能及數字化管理解決方案已經(jīng)在不少基站應用,并取得很好的效果,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(shí)現“雙碳"目標。

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