通信基站综合能源技术及应用

0 引言

当前，国家正在加快5G基站建设，在国家“碳达峰、碳中和”政策背景下，三大运营商均发布“双碳”行动计划，明确提出绿色低碳、能效提升、降本增效和“十四五”碳排放总量控制目标。由于5G基站布局密数量多、单点功耗增加，通信基站能耗将持续高速增长，在基站建设和节能减碳等方面有如下挑战

：

不管是选择哪种培养模式或培养方案，都需要有强大的师资力量和实践平台，在新旧教学模式更替的大环境下，努力提升教师的理论和实践水平，才能保证现代学徒制顺利实施。

1）站址资源

在公路的建设方面，路政部门要修建和改善路面条件，力求路面笔直平整，如遇弯道，外侧路面高于内侧路面可以使重力的一部分充当了转弯的向心力，从而缓解了只由摩擦力提供向心力的压力；及时更换磨损的轮胎；购买配置了ABS、ESP等安全防护系统的车辆优于普通车辆[11]。

5G建设需要大量的站址和杆塔资源。目前来看，采取共享共建、提高资源利用率是5G站址建设的原则，一方面利用存量站址进行改造，另外可利用电力公司杆塔和变电站等社会资源，实现资源共享。

1）蓄电池智能管理

5G基站单点功耗增加，引入的市电容量不足，导致存量电源改造、蓄电池容量配置都面临极大的挑战。

传播的内容上应将广西民族文化的精神、内涵、性格等嵌入旅游合作的价值理念、实施策略及合作机制之中，以民族文化内容建设为基础，以交流互动为动力，以共同利益为最高原则，拓宽传播的渠道。

3）基站能源运营费用

在“《拜月亭》《琵琶记》之争”中，首先是嘉靖后期何良俊自发对明人以《琵琶记》为元人南戏最高成就的传统观念提出的挑战，认为“《琵琶》专弄学问，其本色语少”[16](P11)，并云：

随着5G加速发展及应用场景需求，通信基站能耗已引起各方关注，5G耗电量预计将是4G的3～5倍

。目前包括华为、中兴等企业研究大多是针对降低主设备功耗，传统上采用硬件节能和软件节能。硬件节能旨在降低基站的基础功耗，软件节能以业务运营为出发点，系统对硬件资源进行合理调配，从而使得基站主设备更高效运行

。自然冷源降温的节能效果较好，近年来在国内外得到了重点研究和示范推广

。张英杰等

、陈龙泉等

、张方舟等

、耿海军等

对通信行业的能耗进行分析和研究。本文首先对通信基站的能耗现状、能源系统需求等问题进行分析；其次提出通信基站综合能源技术方案；然后结合典型应用案例，给出实施效果评估及能耗影响因素分析；最后对通信行业节能减排进行展望。

由于未来5G基站数量多、能耗高，势必造成运营商后期运营费用的增加。因此，通信基站能耗已成为运营商面临的严峻挑战。

为了提升学前教育钢琴即兴伴奏的教学质量，首先要对教学方式进行改进，从而保障学生能够依照实际需求掌握即兴伴奏技巧，从而将课程内容和实践结合起来，改善学生的学习态度，同时，教师要依照现有的教学资源来实施教学，例如多媒体教学、实践教学等，从而在教学过程中促进师生之间的交流，保障钢琴即兴伴奏教学效果的提升。[2]

1 现状及需求分析

1.1 能耗现状

根据工信部统计数据

，截至2021年底，全国移动通信基站总数达996万个，其中5G基站为142.5万个，全年新建5G基站超65万个，通信行业2021年电信业务总量达到1.7万亿元。据了解，通信基站耗电量占整个通信网络的70%以上，可见通信机房和基站是通信行业节能减排的工作重点。通信基站能耗主要包括主设备耗电、空调用电、传输配套耗电与开关电源能耗四大部分。随着5G网络的发展和用户规模的扩大，移动通信网络数据增长与高能耗问题之间的矛盾将进一步加剧，如何有效降低通信基站能耗已成为当下亟须解决的问题，节能减碳将成为通信行业未来可持续发展面临的需求。

1.2 需求分析

1）通信基站节能降耗的需求

随着通信网络及通信数据的增加，近年来基站的用电量增加趋势明显。由于5G时代基站越来越密集，基站流量倍增，基站功率大，能耗高，这将给运营商带来成倍上升的电费支出。因此，随着5G时代的到来，不断增长的能耗费用给运营商的经营带来挑战。

2）应急电池供电和续航能力需求

通信基站现有电池质量良莠不齐，基站电池使用环境恶劣，电池处于长期浮充工况，严重制约电池使用寿命。蓄电池使用标准年限为6年，多数电池使用2至3年后，供电能力就不能满足续航要求。

3）基站电费分摊清晰计量的需求

目前，通信基站的电费结算方式分为电费包干和电费透传两种，但都无法满足各方的需求，更无法有效地双向传导节能减排的压力。如何有效明晰基站运营各方在用电上的节能降耗，并准确、合理地分摊电费，是基站电费分摊急需解决的问题。

2 综合能源技术方案

4）分项计量技术

2.1 技术方案

通信基站综合能源技术方案包括蓄电池智能管理、智能新风系统、空调智能控制、分项计量和综合能源管理平台。通过实施空调与新风智能控制、墙体新风系统改造、蓄电池智能管理和智能电表分项计量等技术，将采集和控制的相关参数在基站综合能源管理平台进行集中控制，实现通信基站能耗计量、统计分析、蓄电池在线管理、智能新风的监控、异常报警处理等功能（见图1）。

2.2 技术介绍

2）电力供应（市电改造）

综合能源管理平台能够监控基站蓄电池各项参数、远程充放电过程、智能新风、空调联动控制、分项计量数据、各类报警信息、应急及故障处理、现场异常操作查询，且能够分析不同基站月度、年度的PUE数值，并可生成不同温度下基站的PUE曲线（见图4）。

式中W(pi,K)和W(pi,P)分别表示协同成员pi的知识掌握程度和协同成员pi与其他协同成员间的关联关系强度。W(pi,K)和W(pi,P)可由下式得到：

蓄电池智能管理技术可实现对各分组电池进行在线核容及在线修复，取代传统的离线发热负载核容放电，减少维护过程中的电能损耗。可以根据环境温度控制各分组电池进入充电或休眠状态，减少浮充运行过程中的电能损耗，降低了普通铅酸蓄电池对环境温度的要求，使在较高温度环境使用时的使用寿命延长。

按照我国不同气候区域、基站负载容量、机房建筑物围护结构和运营商类别等条件开展基站能源系统的综合试点应用，并评估其实施效果。目前，已经在浙江宁波、河北衡水、湖南长沙、湖北武汉和广东肇庆等多地开展典型试点应用。在进行试点基站选择时充分考虑要具有典型性和代表性，试点基站覆盖了不同的气候区域、负载容量和机房围护结构类型。

画家住在钱葱河边。秀容川如约去了，没进家门，就闻到浓重的血腥气，他暗叫不妙，冲进去，画家倒在地上，咽喉有剑伤，血还汩汩往外冒。

智能新风系统由进气风扇、过滤网和排风口组成，与室内外温度采集数据进行联动，根据室内外的温差情况启动或停止主动通风装置。在进风口增加自动过滤装置，避免空气中的微粒进入基站内部，保障基站室内洁净要求。根据进风两侧的空气压差，自动翻转更换滤网，无需人工频繁维护，避免传统新风系统过滤网更换不及时的问题。排气口风阀自动闭合设计，保证空调散热时室内的密封性。

智能新风系统与原有空调系统联动交替工作，保证室内温度达到预设的温度值。智能新风系统在线实时监测进风温度、风量、过滤网脏堵、过滤棉使用情况等参数，保持室内空气进风微粒小于5μm，充分利用室外新风达到节能运行的目的（见图3）。

3）空调智能控制

由于基站所处地区空气质量、气候及基站设备发热量较大等条件限制，绝大多数基站无法利用换热设备在全年获取足够的冷量，智能新风需与空调采取联动工作模式。采用自主研制的空调智能控制装置，能够自适应学习与再现各种品牌空调的指令，实现空调启动与关闭的远程自动控制，以达到节能降耗的目的。

智能新风与空调联动，必须符合基站设备对温湿度要求

。空调联动既要避免空调与智能新风系统同时运行，同时在智能新风系统不能正常工作时，空调能强制启动并恢复至自动运行状态。合理的控制逻辑和联动策略能够延长空调的使用寿命，并能保证空调的可靠性。空调控制策略与当地气象条件密切相关。

根据国家标准

，移动通信基站的节能技术主要分为基站主设备、传输设备、空调与换热系统、开关电源设备和可再生能源五大类。基于大量的基站调研和问题需求分析，本文针对通信基站能源系统中能耗占比最大的空调和换热系统、蓄电池及能源管理监控和计量等节能技术进行研究和分析。

为了对基站电费进行科学的分摊，首先需要对基站的用电界面进行划分。从目前基站负载构成来看，基站的空调、照明等设备是运营商共用的，这部分电费需要由各运营商合理分摊。而运营商通信主设备是直流供电设备，需要对各运营商的直流设备进行单独计量。对基站采用交直流电量实时分项采集计量，实现交直流电量计量自动化和可视化，运营商电费计量结算清晰透明。

淑芬农家乐的经营者是当地普通农户，家庭人口多、人均收入较低，是该乡的贫困家庭，主要劳动力只有2人，有4个老人需要赡养，子女还在上学，原本靠农牧业收入无法满足家庭支出。但近几年通过发展小型旅游经营实体提高了家庭收入水平。该家庭在2010年开办农家乐之前家庭总收入未达12 000元，人均年收入仅3 000元，农家乐开办后的2014年家庭总收入已增长至21 600元，人均年收入5 400元，增速快，旅游扶贫效果明显。

5）综合能源管理平台

蓄电池智能管理系统通过将传统基站直接串联的24个2 V电池单体或4个12 V电池单体由整组串联模式，转变为分组并联的模式。每一小组均通过自主研发的DC/DC模块进行独立的充放电管理，通过单体采集模块进行单体数据采集。各DC/DC模块的充放电电流、电压、功率、放电算法等由集中控制器实现（见图2）。

3 应用案例介绍

3.1 基站选择

2）智能新风系统

以砂为骨料、石膏为主要的胶结材料，水泥为辅助胶结材料，1%硼砂溶液作为缓凝剂。按照一定的配比号 573 进行试验，配比情况为胶结材料与砂的比为5∶1，水泥、石膏比为7∶3。在本试验中，取骨料的质量为1 700 g，按照相似材料配比方案计算，需要水泥 238 g，石膏 102 g，硼砂溶液 340 g。

3.2 节能效果

在通信基站运行中，基站能耗基准受到基站类型、基站围护结构、所处地域气象环境、空调配置及类型、日常维护状况等多种因素影响，因此基站能耗无统一标准。

为了确定基站空调能耗基准，目前试点采用单基站能耗自我对比方式进行动态确认能耗基准。在每月选择固定日期为系统下线日，作为能耗基准，为了确保数据可靠性，选择5、10、15、20、25、30日作为能耗基准日，其它为新风系统上线日，系统间隔上线，节能量直观、可视化。同时，为了进一步确保节能效果的客观性，结合地市天气情况，选择4月14日-22日数据进行汇总分析，图5为湖南某机房基站综合能源管理云平台数据。

由图5可分析出，该机房智能新风系统关闭时，即15日、20日空调运行能耗分别为22.8 kWh、

3.3 能耗影响因素

26.6 kWh，而智能新风系统开启时，平均能耗降为5.66 kWh。经计算，平均日节能量为19.04 kWh。综上，在安装智能新风系统后，基站主要可以通过新风系统给基站提供冷负荷，大幅度降低空调运行的同时降低空调能耗，表1为湖南试点基站节能效果汇总表，系统节能效果显著，节能率均在50%以上。

结合试点和工程案例实际情况，基站能耗的影响因素包括：

1）临时停电影响蓄电池放电/充电时间，对基站能耗有影响。

进入系统主页后点击“活动报名”进入活动报名页面，该页面展示所有的活动，会显示针对当前用户可以报名参加的活动列表，如果当前时间不在活动时间范围之内，那么该活动就不会在列表中显示，列表显示活动主题、活动时间、活动说明和报名按钮，点击“报名”进行活动的报名，报名成功后会显示已报名，如果你已经报名，就不能进行再次报名，系统会提示用户已经报过名，请勿重复报名。

2）运维人员上站维护时干预系统运行，运维人员手动强制开启空调，离站后未恢复自动运行模式，导致能耗增大。

3）设备故障，维修及设备采购周期长，如空调故障、整流模块配置偏小等因素，影响系统运行效果。

在学术界，一般把扩散理论视为农业推广理论的理论基础。扩散是创新经过一段时间，经由特定的渠道，在某一社会团体的成员中传播的过程。这个概念包含了创新、传播渠道、时间、社会系统四个要素。换言之，就是通过一定措施或手段的作用，将相关人员发明或发现的新事物、新观念、新技术、新成果等，被其他人员所接受并应用。

4）由于门锁损坏、灾害等原因，引起被窃电、设备损坏、遗失情况对项目造成影响。

5）不同基站能耗相差较大，依据外墙围护结构、基站楼层位置、直流负载大小等不同基站的能耗不同。

4 结论与展望

结合上述对通信基站综合能源技术的研究和应用案例分析，本文提出的综合能源技术解决方案可有效地降低通信基站的能耗，节能效果显著。在国家“双碳”目标和5G加快建设背景下，有利于通信行业降本增效，实现更加绿色、低碳和可持续发展。

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