欢迎浏览中国储能网
您的位置: 首页  > 市场二级 > 通信储能市场 > 5G基站  返回

能耗降低51%,一个绿色基站是如何改造的?

作者:中国储能网新闻中心 来源:网优雇佣军 发布时间:2020-06-15 浏览:
分享到:

提供通信服务需要大量的电力。每增加一个连接,每多传输1GB数据,就意味着网络能耗会增加。

面向未来成倍增长的连接和流量需求,移动网络的能耗也将随之急剧上升。就网络成本和环境影响而言,这是不可持续的。

为此,全球领先运营商正在想法设法降低网络能耗和碳排放量。

跨国运营商巨头沃达丰就是其中一个先行者。

早在2018年,沃达丰在其《可持续发展报告》中承诺,到2025年,将实现两大目标:

减少50%的二氧化碳排放量(与2017年相比);

实现100%的电力消费来自可再生能源(比如太阳能、水力发电)。

沃达丰表示,要实现这一目标,必须优化网络能耗。目前沃达丰的全球网络能耗中,来自基站的能耗占比最高,达到了66%。显然,降低无线接入网的能耗是未来的重点工作。那么,沃达丰将如何降低基站能耗呢?

(图片来源:沃达丰)

先来看看基站的电都耗在哪里了?

通信人都知道,一个基站站点主要由通信设备、电源系统和制冷系统组成。

通信设备在运行过程中会消耗电能,同时会产生大量废热。为了保障通信设备运行,基站站点需配置包含供电和备电的电源系统;为了让通信设备保持在恒定温度下正常运行,基站站点还需配置空调制冷系统。

通信电源系统将高电压的交流电,送至开关电源,经过整流滤波转变为低电压的直流电,再向通信设备供电。在对通信设备供电时还对蓄电池组进行充电。但在这一系列转换过程中,会存在一定的损耗。

因此基站耗电主要由三部分组成:通信设备能耗、供配电能耗和制冷能耗。受环境、话务场景、机房布局等多种因素影响,每个站点内的各部分的能耗占比变化较大。根据一些相关文献统计,对于宏基站站点,制冷能耗约占站点总能耗的20-40%左右,供配电能耗占5-20%,通信设备能耗占50%以上。

今天,随着5G到来,通信设备能耗尤其是5G AAU能耗已成为行业关注的焦点。相信随着芯片、功放、散热材料等技术不断发展,通信设备能耗将会一天天下降。但对于供配电和制冷能耗这两部分,行业是不是也应该像关注AAU耗电一样重视呢?值得思考的是,这两部分几乎几十年不变,行业是不是更应该引入更先进的创新技术来降低能耗呢?

来自沃达丰的创新案例也许能给我们不少启示。

沃达丰的创新案例

希腊卡尔帕索斯岛,传说中的普罗米修斯出生地,这里有阳光、蓝天、碧海,还有沃达丰的绿色节能基站。

为了实现减少50%的碳排放,沃达丰找到了华为,希望华为能助力他们在美丽的卡尔帕索斯岛上做绿色环保基站的创新试点。刚好,华为也将绿色环保列为了可持续发展战略之一,且可提供一系列绿色节能方案。于是,两家公司一拍即合,对原有的基站站点进行了如下改造升级:

1)室内搬室外,精准温控降低制冷能耗

众所周知,传统基站将有源通信设备安装在机房里,并配置了空调,采用的是房间级制冷方式,即通过空调7X24小时对整个机房房间进行制冷。这就像我们办公室里的空调制冷方式一样,只不过一个制冷对象是人,另一个制冷对象是通信设备。

这种“大水漫灌”式的制冷方式忽视了机房内多种设备、多个热源位置的不同的制冷需求,制冷效率低,资源浪费严重。

沃达丰在卡尔帕索斯岛上基站机房就是采用的这种传统制冷方式。

为了提升制冷效率,降低制冷功耗,沃达丰采用华为方案,将设备从室内搬到室外,并将之置于华为室外型5G Power机柜里,这就省去了原来的大功率机房空调。

那么,没有了空调,室外机柜又如何制冷呢?

现在请把这个室外机柜想象成一个冰箱吧,里面分为“冷冻层”和“冷藏层”,可针对不同的需求进行制冷。

华为5G Power解决方案就像冰箱一样,根据不同设备对于温度的不同需求,将它们分别放置在不同的温控舱内进行制冷。

这样不但让冷媒更贴近热源,而且将传统粗放式的制冷方式定量化和精准化,从而将站点温控能耗降低90%以上。

但这种方式考验设备的尺寸大小,如果设备太大,机柜就装不下。这也不是问题,华为5G Power解决方案采用业界领先的高密技术,将电源与储能做到体积最小。这样,节省出来的空间,就可以用来收容更多的原机房设备了。

2)引入太阳能和AI技术,最大化清洁能源使用

要在2025年实现100%的电力消费来自太阳能、水力发电等可再生能源,沃达丰提出了两大举措:一是向电力公司采购可再生能源,二是在一些站点现场部署太阳能等可再生能源系统。

卡尔帕索斯岛坐落于地中海,常年阳光充沛,太阳能是再好不过的可再生能源了。为了充分利用太阳能资源,在本次创新试验中,沃达丰采用的华为5G Power解决方案,其多项输入输出电源架构,可以平滑支持太阳能输入,并搭载了华为自研的高效太阳能模块和5G Power智能锂电系统来最大化转换和存储太阳能。另外,多输出特性除了给5G设备供电外,还可以同时为服务器、防火墙等IT 设备以及传感器、摄像头等供电。

沃达丰基于华为5G Power解决方案独有的iSolar技术,可以使用AI调度算法实现太阳能、电源、电池、电网和负载之间的协同,同时配合高循环性能5G Power智能锂电系统,最大化太阳能使用效率。日照充足时,太阳能给设备供电的同时为5G Power智能锂电充电,夜晚或阴天时调用储存的电能,只有在存储的电能容量不足时才采用市电,从而大幅降低市电使用时长。

3)提升供电效率,将能源耗损降至最低

如上所述,通信电源将交流转为直流电的过程中,会产生能量损耗。要提升通信电源效率,降低电源能耗,提升整流模块的转换效率是一种有效的手段。

为此,在本次创新试验中,华为以业界最高的、具有98%的转换效率的整流模块替换了原先效率仅为85%的传统整流模块,从而大大降低了转换过程中的能源损耗。

不难猜测,经过这样一系列改造升级后,肯定会大幅降低基站能耗。具体数字是多少呢?

经过改造后,该站点每天市电消耗从24小时减少到9个小时,实现了节能51%,单站点一年可减少约10吨碳排放。效果立竿见影!

今天,降低用电成本已成为运营商关注的重点。为此,业界提出了比如“转改直”供电、电价优惠、算法优化等建议和措施。

而沃达丰的创新案例从提升整流器部件的效率,到精准高效制冷,再到通过AI调度算法实现太阳能、电源、电池、电网和负载之间高效协同,来系统性的降低站点能耗,又给了我们更多的启示和思考——能否通过部件层、站点层和网络层的全面协同来降低网络能耗?

答案是可以的。事实上,这就是华为5G Power解决方案的整体思路。

5G Power:部件、站点与整网全面协同降低能耗

为应对5G部署对能耗增加的挑战,提升运营商投资效率,华为率先提出 “极简、智能、绿色”的5G通信能源目标网,并发布了全新一代5G Power解决方案,助力运营商更快、更省、更简单地建设和运维网络,减少碳排放。

5G Power解决方案的最大创新之处,就是实现了从部件到整站、整网性能的全面跨越提升。

在部件层,借助高效拓扑、先进材料、智能AI 智能调度等关键技术,将整流器、接触器和分流器等部件能耗降至最低。

在站点层,采用先进散热技术及创新硬件架构实现站点建设模式从室内到室外、全面刀片化的革命性转变,实现免温控建站,并根据不同设备对于温度的不同需求、环境温度、业务状态等进行精准制冷,从而系统性的降低站点制冷能耗。同时,通过eMIMO方案为基站电源系统叠加太阳能,并通过数字化PV结合AI调度算法、5G Power智能锂电,实现太阳能效率最大化。

在网络层,通过NetEco管理系统,实现供电系统、业务、站间、网间多层智能协同,实现网络级高效,最终帮助客户建设低能耗、绿色可持续发展的高效网络。

进入5G时代,为了解决电源改造成本高、周期长等问题,华为推出的智能削峰、智能升压等可“不改市电、不动配电、不增机柜”向5G演进的电源解决方案,实际上就是通过部件、站点和整网高效协同来实现的。

智能削峰通过智能锂电与站点电源、业务负荷,以及网管高效协同,当站点负荷上升,市电容量不足时,实时调度锂电参与供电,实现市电和电池混合供电模式共同削峰。智能升压通过智能锂电与电源系统联动协同实现57V恒压供电,从而无需使用粗线缆供电AAU,实现100%释放电量,提升了站点供电距离,减少了电池投资。

简而言之,要面向未来构建绿色网络,基站电源解决方案正从“单兵作战”走向 “协同作战”,迈向全链路、全站点、全网高效协同节能的时代。

随着网络连接数量和数据流量不断攀升,整个ICT行业都面临着日益严峻的网络能耗和碳排放挑战。据研究估计,全球ICT能耗每年大约以9%的速度增长。面向5G时代,降低网络能耗和碳排放,不仅是电信业降低网络成本的关键,更是一种社会责任与承诺。相信基于从部件到整站、整网的全面高效协同的能源方案将成为未来的必然趋势。

关键字:5G基站

中国储能网版权声明:凡注明来源为“中国储能网:xxx(署名)”,除与中国储能网签署内容授权协议的网站外,其他任何网站或者单位如需转载需注明来源(中国储能网)。凡本网注明“来源:xxx(非中国储能网)”的作品,均转载与其他媒体,目的在于传播更多信息,但并不意味着中国储能网赞同其观点或证实其描述,文章以及引用的图片(或配图)内容仅供参考,如有涉及版权问题,可联系我们直接删除处理。其他媒体如需转载,请与稿件来源方联系,如产生任何版权问题与本网无关,想了解更多内容,请登录网站:http://www.escn.com.cn

相关报道