无线基站节能减排解决方案

颜少汉 吴雪冰

（1、广东南方电信规划咨询设计院有限公司，广东 珠海 519000；；2、中国电信股份有限公司珠海分公司，广东 珠海 519000）

1 引言

节能减排工作是贯彻落实科学发展观、构建社会主义和谐社会的重大举措；是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路；是维护中华民族长远利益的必然要求。

2010年3月，国资委下发了《中央企业节能减排监督管理暂行办法》，将中国电信由"一般企业"调整为"关注类企业"，并将节能减排纳入企业经营业绩考核指标。

从2009年10月16日在京召开的"通讯领域基站节能减排高层研讨会"上获悉，在信息通信技术产业中，基站设备的能源消耗占到90%，其中，平均每个基站空调的电费支出约占整个基站电费支出的50%左右。以单个基站一年的空调耗电量大约是1.5万千瓦时测算，我国全部基站空调每年的能耗是101亿千瓦时以上，节能潜力可谓巨大。

2 无线基站

基站（BS）即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在有限的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。基站是移动通信中组成蜂窝小区的基本单元，完成移动通信网和移动通信用户之间的通信和管理功能。

广义的基站，是基站子系统（BSS，Base Station Subsystem）的简称。以GSM网络为例，包括基站收发信机（BTS）和基站控制器（BSC）。一个基站控制器可以控制十几以至数十个基站收发信机。而在WCDMA等系统中，类似的概念称为NodeB和RNC。

狭义的基站，即公用移动通信基站是无线电台站的一种形式，是指在一定的无线电覆盖区中，通过移动通信交换中心，与移动电话终端之间进行信息传递的无线电收发信电台。

2.1 无线基站的设备

无线基站的设备按照功能分主要有：主设备、传输设备、照明系统、空调、电源系统、动环系统。

2.2 无线基站的能耗

根据2007年数据统计，中国移动整体能源消耗的重点为基站耗电，占整体耗电的73%，其他部分如通信机房耗电、管理用房耗电和渠道用房耗电分别占15%、6%和6%。对于无线基站耗电，主要的部分是主设备耗电和空调耗电，分别占基站耗电的51%和46%。对于通信机房耗电，主要的部分是通信机房设备耗电和通信机房空调耗电，分别占通信机房耗电的52%和34%。对于通信机房的设备耗电，主要包括业务和支撑系统设备耗电、交换设备耗电和传输设备耗电，分别占通信机房设备耗电的70%、23%和7%。

图1 典型无线基站耗电构成

由上图可以看出基站中，主设备、空调、电源系统是节电重点。

2.3 无线机房环境

2.3.1 BTS无线主设备

无线设备通常的长期正常工作温度范围标称为-5℃～45℃，理论上只要基站机房环境温度常年保持10℃～35℃、湿度10%～90%、洁净度达B级。通信设备是能够正常稳定工作的。

2.3.2 传输设备

传输设备通常的长期正常工作温度范围标称为0℃～45℃，湿度范围为10%～90%。传输设备单板工作温度通常在：30℃～60℃，机房环境温度过高会导致设备单板温度上升，如果单板温度超出以上范围会导致设备上报告警，同时业务端口将产生误码。如果温度继续升高使得误码达到门限后会导致业务中断。

2.4 无线基站设备运行环境

2.4.1 空调

在无人值守的基站内，基站空调设备主要为基站设备服务，几乎不需要为人服务。但是目前没有专为基站空调制定的标准，厂家及用户均依据相关"计算机或数据处理机房用单元式空气调节机"标准为依据生产或选用产品。目前民用空调机中，冷暖型空调通常室内工作温度范围为14℃-32℃，在上述环境之外，空调器在一定范围内也可以运转，但效果会有所下降。所以基站空调设备的设计一切应以面向基站设备为基础，同时兼顾节能的要求。

2.4.2 电源系统

智能高频开关电源系统和交流配电箱对环境温度的要求也不是特别高，在－5℃～＋40℃都能正常工作，但开关电源系统要求室内清洁、少尘和少静电干扰，否则灰尘加上潮湿和静电干扰引起高频开关整流模块和微机监控主机工作紊乱的机率较大。

2.4.3 蓄电池

普通阀控式密闭铅酸蓄电池对温度要求较高，标准使用温度为25℃，建议温度范围15℃～30℃。若温度太低会使蓄电池容量下降，温度每下降1℃，其容量下降1%；。温度升高时，蓄电池的极板腐蚀将加剧，同时将消耗更多的水，从而使电池寿命缩短。蓄电池在25℃的环境下可获得较长的寿命，长期运行温度若升高10℃，使用寿命约降低一半。

根据实验室测试及现网试验结果分析，无线基站主设备、传输设备在45℃情况下器件均能满足降额要求。从业界理论数据温度提升会加大单板返修率，降低可靠性，部分耗损器件寿命可能会受到一定影响。因此在机房温度25℃的基础上，提升5℃～10℃，在每爱尔兰总功耗可以减少5%～29%的情况下，机房内整体设备功能和性能不会受到影响，但实际返修水平会有一定上升。因此可以通过提升机房内温度，降低空调能耗，做到节能减排。

3 提高无线基站内温度带来的问题

由上图可看到，当无线基站温度提升到35℃以上的时候，对比在25℃时的蓄电池寿命降低一半。为此，在提升无线基站温度降低空调能耗的同时，需要考虑蓄电池寿命降低所带来的成本压力。

4 蓄电池恒温箱及实施方案

4.1 蓄电池恒温箱

蓄电池恒温箱是将蓄电池安装在独立的空间内，对蓄电池的独立空间进行单独的温度控制，可以为蓄电池提供一个15℃ -25℃的工作环境，无线基站温度从25℃提升到30℃-40℃范围，从而降低空调能耗。

4.2 实施方案

实施过程：使用蓄电池恒温箱延长蓄电池使用寿命'无线基站工作温度从25?C提升到30℃-40℃范围'减少空调的制冷时间降低空调能耗

整体效果如下图：

图2 节能减排实施方案示意图

5 节能效果及分析

由于无线基站空调电费支出所占比例较大，根据统计数据分析，平均每个基站空调的电费支出约占整个基站电费支出的50%左右，空调成为基站机房中的主要耗电设备。

以普通无线基站使用蓄电池恒温箱方案后，全年节能分析如下：

平均每天无线基站耗电量：120度

平均电费（工业用电）：1元/度

全年用电费：120度/天*30天/月*12月/年*1元/度=43200元

全年可减排：43200*0.5*0.5=10800元

相当于每个基站每年节省近4吨标准煤。按照中国移动现有62万个无线基站的50%使用该节能减排方案，全年可节能减排：10800元 *62万*50%=33.48亿元。

［1］《通信局 (站)节能设计规范》（YD 5184-2009）.

［2］《中国电信数据中心机房电源、空调环境设计规范》（DXJS 1006－2005）.

［3］陆斌.构建绿色通信网络四川联通节能减排策略与实践[J].通信与信息技术，2009年01期.

［4］徐金炉，严海波，孙琳.移动通信基站节能减排解决方案[J].邮电设计技术，2008年12期.

［5］秦廷奎.电信行业节能减排技术、方法与案例，2010.1.1.

［6］无线基站.

［7］基站机房内环境温度提升的研究.