5G基站的數(shù)字化管理&能耗解決方案

一. 5G基站的能耗現(xiàn)狀

從2G時代開始，通信網(wǎng)絡(luò)能耗不斷攀升，用戶在享受更好的覆蓋、更高的網(wǎng)絡(luò)速率的同時，運(yùn)營商也在對網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行持續(xù)建設(shè)，而更多的基站、更廣的頻段、更大的帶寬、更強(qiáng)的處理能力帶來了絕對功耗的上升。相比4G基站，5G不僅功耗提高了近3倍，并且由于覆蓋范圍的衰減，5G基站的數(shù)量又是成倍增加。當(dāng)前主流廠商的5G基站單系統(tǒng)滿載功耗約為3.5~4kW，據(jù)統(tǒng)計現(xiàn)有運(yùn)行的5G微基站平均每天耗電約65kWh，如果按照電價1元/kWh計算，每年全國僅5G基站電費(fèi)支出將達(dá)到763億.

基站的電源設(shè)備、發(fā)射設(shè)備、傳輸設(shè)備等都是較大的發(fā)熱體，空調(diào)系統(tǒng)要持續(xù)為基站降溫，據(jù)統(tǒng)計空調(diào)的電費(fèi)支出約占整個基站電費(fèi)支出的54%左右，成為基站機(jī)房中的主要耗電設(shè)備。

除了電費(fèi)高昂之外，還有基站供電問題。由于5G基站負(fù)荷比4G基站高出近3倍，原有4G基站的配電系統(tǒng)可能不足以提供這么高的功率，包括供電線纜、斷路器、空調(diào)、開關(guān)電源、安科瑞電氣廠家1377+443/-09+92王金晶蓄電池等都需要升級，這樣成本會更高。因此對于運(yùn)營商而言，5G基站的高功耗甚至成為了制約5G發(fā)展的首要原因。

圖1 基站供電系統(tǒng)示意圖

二.基站智慧用電解決方案

現(xiàn)有大部分基站供電系統(tǒng)不具備智能、節(jié)能、維護(hù)簡便等需求，對供電系統(tǒng)的故障隱患等沒有預(yù)先感知和判斷，需要運(yùn)維人員不時到現(xiàn)場，會增加運(yùn)營成本。

安科瑞基站智慧用電云平臺，通過在基站加裝電量傳感器、智慧微斷以及空調(diào)控制等設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了基站用電的智能化和精細(xì)化管理，為基站可靠、節(jié)約用電提供解決方案。

圖2 基站電氣數(shù)據(jù)采集配置示意圖

2.1 基站用電智能化

通過平臺可以監(jiān)測基站內(nèi)電氣參數(shù)，統(tǒng)計基站用能數(shù)據(jù)，實(shí)時預(yù)警基站電氣參數(shù)異常，比如市電/應(yīng)急進(jìn)線安科瑞電氣廠家1377+443/-09+92王金晶和直流饋線欠壓、失壓、蓄電池異常等，實(shí)現(xiàn)基站用電數(shù)字化、智能化遠(yuǎn)程管理。

1) 配置交流多回路監(jiān)測儀表用于采集市電回路和應(yīng)急發(fā)電回路以及總進(jìn)線回路的電氣參數(shù)并上傳平臺；

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

3) 配置智慧微端用于監(jiān)測和控制基站內(nèi)空調(diào)、照明、風(fēng)機(jī)回路，數(shù)據(jù)上傳平臺；

4) 配置空調(diào)紅外控制器用于現(xiàn)場自動控制以及平臺遠(yuǎn)程控制基站內(nèi)空調(diào)；

5) 配置蓄電池監(jiān)測單元采集蓄電池數(shù)據(jù)并上傳平臺。

圖3 基站用電數(shù)據(jù)傳輸示意圖

2.2 基站用電節(jié)能控制

通過在邊緣計算網(wǎng)關(guān)設(shè)置好控制邏輯，采集基站外部環(huán)境溫度、基站內(nèi)部溫度進(jìn)行比較判斷來自動控制空調(diào)待機(jī)和啟停新風(fēng)風(fēng)機(jī)，大限度利用自然冷卻，使基站內(nèi)部溫濕度控制在目標(biāo)范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)基站內(nèi)空調(diào)用電節(jié)能。

圖4 基站內(nèi)空調(diào)風(fēng)機(jī)節(jié)能控制示意圖

2.3 基站用電擴(kuò)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)行升級改造的時候很有可能會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(diào)、開關(guān)電源、蓄電池等眾多設(shè)備，甚至可能無法提升市電容量的情況。

此前，某為和鐵塔公司合作了一個的“不改市電、不動配電”的方案，其實(shí)就是額外加一個“充電寶”，當(dāng)負(fù)載峰值超過正常市電限值，鋰電儲能放電參與負(fù)載供電；負(fù)載空閑時，鋰電儲能轉(zhuǎn)充電補(bǔ)充電量。也可用于應(yīng)急場景，在大面積停電情況下提供應(yīng)急用電，避免造成5G基站大量的退服情況。安科瑞電氣廠家1377+443/-09+92王金晶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(shù)據(jù)，并可制定充放電控制管理。

圖5 基站電源擴(kuò)容示意圖

三.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，采集各類基站配電系統(tǒng)數(shù)據(jù)，進(jìn)行數(shù)字化展示和數(shù)據(jù)分析，并基于基站本地邊緣計算進(jìn)行邏輯控制來啟?？照{(diào)、風(fēng)機(jī)，實(shí)現(xiàn)基站遠(yuǎn)程集中監(jiān)測和節(jié)能控制。當(dāng)平臺檢測到報警故障時會自動通過手機(jī)短信、語音電話和APP推送提醒用戶，提升基站運(yùn)維管理工作效率，實(shí)現(xiàn)了透明化管理。

3.1 基站一覽

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

3.2鋰電池儲能管理

平臺接入電池管理系統(tǒng)和儲能變流器數(shù)據(jù)，為基站提供運(yùn)行模式監(jiān)視和控制策略選擇，系統(tǒng)監(jiān)測電芯電流、溫度、SOC、SOH，檢測直流系統(tǒng)絕緣狀況，并根據(jù)基站負(fù)荷變化或人工指令設(shè)置儲能系統(tǒng)的充放電策略，保障基站可靠供電。

3.2基站配電組態(tài)

顯示基站內(nèi)各個用電設(shè)備的運(yùn)行情況和用電情況，包括市電、應(yīng)急發(fā)電、開關(guān)電源、空調(diào)、風(fēng)機(jī)、蓄電池及用電設(shè)備等，同時顯示基站內(nèi)外環(huán)境數(shù)據(jù)

運(yùn)維管理

運(yùn)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。

基站能耗分析

統(tǒng)計基站能耗數(shù)據(jù)，并進(jìn)行同環(huán)比分析比較，形成能耗報表。

四.應(yīng)用

2021年12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(dá)峰碳中和目標(biāo)要求推動數(shù)據(jù)中心和5G等新型基礎(chǔ)設(shè)施綠色高質(zhì)量發(fā)展實(shí)施方案》，要求到2025年，數(shù)據(jù)中心和5G基本形成綠色集約的一體化運(yùn)行格局，其中5G基站能效提升20%以上。安科瑞基站節(jié)能及數(shù)字化管理解決方案已經(jīng)在不少基站應(yīng)用，并取得很好的效果，平均節(jié)能效果提升20%以上，運(yùn)維效率提升40%，助力通信基站數(shù)字化管理轉(zhuǎn)型，望能夠早日實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)。