通信站点低碳极简建设研究

张 净，陈昀昊，张 瑜

（中国移动通信集团设计院有限公司，北京 100080）

1 低碳极简网络构想

基于国家“碳达峰”“碳中和”（以下简称“双碳”）决策部署，中国移动于2021年7月15日举行“C²三能——中国移动碳达峰碳中和行动计划”发布会，创新构建“三能六绿”发展模式，助力实现“双碳”目标[1]。现考虑从低碳建网、低碳运行、低碳运维3个层面构建全场景极简低碳网络，实现全生命周期极简低碳。

低碳建网主要考虑机房和基站的极简建设，用机柜替代机房，以设备抱杆挂墙等替代机柜。

低碳运行主要考虑从发电到用电过程的低碳化，结合相关转换技术利用清洁能源进行发电，同时利用高效转换输电设备及技术提高转换或配电环节的转换效率，减少电能损耗。在电能存储环节，利用分布式能源协同技术合理调配分散式能源，打破地理局限，协同控制提高能源利用率。在用电环节，做到高效用电、精确用电，根据实际用电需求精准控制设备分时上下电，使电能得到有效利用，避免浪费，节约用电成本[2]。

低碳运维主要考虑远程运维，对站点进行远程数字化管理，完成日常巡检。对故障进行智能诊断，及时排查故障点，保障通信设备的正常运行，进而降低运维成本。对站点能耗进行管理，合理计量能耗，通过分析能耗数据优化能效[3]。

全面把握低碳全生命周期中的各个环节，逐一突破，不断推动低碳极简通信网络的发展，从而促进“双碳”目标的实现。

2 低碳极简网络建设

随着5G站点规模不断扩大，站点建设场景复杂多样，传统建设方案灵活性较差，暴露出选址困难、建设投资大等问题。室外站点场景、室内站点场景、汇聚机房场景、海岛通信站点场景以及太阳能叠光站点场景等是低碳极简网络建设的典型场景，可以根据各典型场景的痛点和应用需求研究其建设方案。

针对室外基于云计算的无线接入网构架（Cloud-Radio Access Network，C-RAN）拉远场景采用传统租建机房存在机房占地面积大、租金高、建设工期长等问题，可以采用刀片电源+刀片电池进行改造。刀片电源与刀片电池均采用模块化设计，便于施工、快速建站。电源和电池可按需配置，灵活性高。刀片电源与刀片电池可抱杆、可挂墙、可塔装，占地面积小，无需机房，节省租金[4]。设备可自然散热，无需空调，节省电费。恒压57 V放电不降压，拉远免粗线，减少电损。两频负载分级备电，延迟重要负载备电时长，高效用电。

针对室外机房场景存在选址困难、建设周期长等问题，可以采用室外型一体化能源柜+室外智能太阳能组件进行建设。以能源柜代替机房，降低选址难度，缩短施工周期。柜门配有模块化空调，能够解决柜内设备散热问题。柜内智能多输入多输出(Multi Input Multi Output，MINO)电源采用模块化设计，支持多种制式输出，满足多种供电需求。高密智能锂电支持智能升压、智能混搭、智能防盗，可以按需配置。智能叠光通过太阳能模块平滑叠光，降低站点市电消耗，同时选配机柜顶部太阳能支架，免增占地快速叠光。

针对室内C-RAN站点场景和汇聚机房场景存在大量基带处理单元（Building Base band Unit，BBU）高密集中部署、功耗急剧增加、机房空调不足、局部热点问题无法得到改善以及空调耗电量不断增长等问题，可以采用智能MIMO电源+智能锂电+多业务一体化节能柜建设或改造。多业务一体化节能柜由柜体、制冷单元（室内机、室外机）、冷媒管等构成，柜体收容能力强，单柜可集中收容10个以上BBU，提升机房空间利用率。其封闭性好，将机房级制冷转化为机柜级制冷，通过构建冷热通道、引导气流组织对BBU等大功率发热设备进行精确制冷，解决局部热点，提高制冷效率，降低机房电源使用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）。此外，用到了重力热管制冷技术，利用自然冷源解决散热问题，减少制冷能耗，绿色低碳。根据通信设备发热量匹配不同功率级别的多业务一体化节能柜，避免资源浪费。

针对海岛通信站点场景存在市电无法引入、站点无人值守、上站维护不便等问题，可采用耐腐蚀室外型能源柜+光伏发电+风力发电进行改造，保障海岛站点的稳定供电和网络持续性覆盖。耐腐蚀室外型能源柜专门针对海岛盐雾腐蚀场景设计，同样适用于5G扩容、5G室外站点新建等诸多场景。耐腐蚀室外型能源柜分为电源、设备柜以及电池柜。耐腐蚀室外型电源、设备柜具备一套新型分体式直流电源系统，其耐腐蚀材质可隔离柜内外空气，避免柜内设备被腐蚀，同时支持5G通信、模块化全平滑演进以及智能削峰和错峰用电，具备高效节能、全数字化和全智能化等特性[5]。耐腐蚀室外型电池柜是一款同样支持5G通信的新型分体式电池柜，柜门装有直流空调，可以有效控制柜内温度，实现智能管理、远程维护，有效降低人工上站维护费用，其支持5组100 Ah或150 Ah智能锂电安装，可多个分体电池柜堆叠使用，节省占地空间。通过部署室外智能太阳能组件和风力发电系统，将太阳能板和风机接入智能MIMO电源，将太阳能和风能转化为电能为通信设备供电，这种建设方式有效利用海岛场景丰富的风能和太阳能资源，而且风力发电系统打破了太阳能发电系统受天气影响的局限性，构成了风光互补的低碳供电系统。此外，新能源的引入进一步推动了通信站点的低碳极简建设。

3 低碳极简网络运维

低碳极简站点的正常运行离不开智能化监管系统的管理维护，智慧能源网管平台通过不断迭代升级，现已具备远程监管控功能。

智慧能源网管平台通过设置电压模式、时间模式、容量模式进行上下电，实现对智能配电单元各分路的精准控制，可批量操作，响应迅速且效率高，有效减少人工上站及人工成本。对全网能效进行可视化管理，实现网络级能效管理、站点级能效管理、部件级能效管理，根据从各站点获取的能效数据对其进行能效分析，给出站点能效可进一步优化的建议，使站点的能效不断提高。结合站点区域的实际用电情况开启智能削峰、错峰用电功能，市电输入免改造，减少改造投资成本、时间成本。电价低谷时段，采用电网供电，对储能设备进行充电；电价高峰时段，利用储能设备供电，有效减少供电压力及用电成本。远程监测电池的健康状态、容量等，及时发现电池隐患并分析风险故障点，提供解除风险、故障的建议，保障电池的安全运行。

除此之外，智慧能源网管平台可以对接入平台的站点进行监、管、控。相较于传统动环低效的人工运维方式，智慧能源网管平台通过对能效、能耗等重要指标的精准管理，可以及时对问题站点、问题机房进行定位，同时对风险站点、风险机房进行预测，从而实现智能运维、远程快速运维、绿色运维，有效减少通信站点运维环节的碳排放。

4 结 论

通过分析通信站点建设过程中存在的痛点和应用需求，提出了全场景低碳极简网络构想。基于极简部署、低碳节能的原则，针对通信站点建设的典型场景，提出了低碳极简网络建设方案。以低碳运维为导向，利用智能化监管系统对通信站点进行远程智能化绿色运维，使通信网络建设更加低碳化、极简化，切实为“双碳”目标的实现贡献力量。