無(wú)線基站節(jié)能減排解決方案

顏少漢 吳雪冰

（1、廣東南方電信規(guī)劃咨詢(xún)?cè)O(shè)計(jì)院有限公司，廣東 珠海 519000；；2、中國(guó)電信股份有限公司珠海分公司，廣東 珠海 519000）

1 引言

節(jié)能減排工作是貫徹落實(shí)科學(xué)發(fā)展觀、構(gòu)建社會(huì)主義和諧社會(huì)的重大舉措；是建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型社會(huì)的必然選擇；是推進(jìn)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)調(diào)整，轉(zhuǎn)變?cè)鲩L(zhǎng)方式的必由之路；是維護(hù)中華民族長(zhǎng)遠(yuǎn)利益的必然要求。

2010年3月，國(guó)資委下發(fā)了《中央企業(yè)節(jié)能減排監(jiān)督管理暫行辦法》，將中國(guó)電信由"一般企業(yè)"調(diào)整為"關(guān)注類(lèi)企業(yè)"，并將節(jié)能減排納入企業(yè)經(jīng)營(yíng)業(yè)績(jī)考核指標(biāo)。

從2009年10月16日在京召開(kāi)的"通訊領(lǐng)域基站節(jié)能減排高層研討會(huì)"上獲悉，在信息通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)中，基站設(shè)備的能源消耗占到90%，其中，平均每個(gè)基站空調(diào)的電費(fèi)支出約占整個(gè)基站電費(fèi)支出的50%左右。以單個(gè)基站一年的空調(diào)耗電量大約是1.5萬(wàn)千瓦時(shí)測(cè)算，我國(guó)全部基站空調(diào)每年的能耗是101億千瓦時(shí)以上，節(jié)能潛力可謂巨大。

2 無(wú)線基站

基站（BS）即公用移動(dòng)通信基站是無(wú)線電臺(tái)站的一種形式，是指在有限的無(wú)線電覆蓋區(qū)中，通過(guò)移動(dòng)通信交換中心，與移動(dòng)電話終端之間進(jìn)行信息傳遞的無(wú)線電收發(fā)信電臺(tái)?；臼且苿?dòng)通信中組成蜂窩小區(qū)的基本單元，完成移動(dòng)通信網(wǎng)和移動(dòng)通信用戶(hù)之間的通信和管理功能。

廣義的基站，是基站子系統(tǒng)（BSS，Base Station Subsystem）的簡(jiǎn)稱(chēng)。以GSM網(wǎng)絡(luò)為例，包括基站收發(fā)信機(jī)（BTS）和基站控制器（BSC）。一個(gè)基站控制器可以控制十幾以至數(shù)十個(gè)基站收發(fā)信機(jī)。而在WCDMA等系統(tǒng)中，類(lèi)似的概念稱(chēng)為NodeB和RNC。

狹義的基站，即公用移動(dòng)通信基站是無(wú)線電臺(tái)站的一種形式，是指在一定的無(wú)線電覆蓋區(qū)中，通過(guò)移動(dòng)通信交換中心，與移動(dòng)電話終端之間進(jìn)行信息傳遞的無(wú)線電收發(fā)信電臺(tái)。

2.1 無(wú)線基站的設(shè)備

無(wú)線基站的設(shè)備按照功能分主要有：主設(shè)備、傳輸設(shè)備、照明系統(tǒng)、空調(diào)、電源系統(tǒng)、動(dòng)環(huán)系統(tǒng)。

2.2 無(wú)線基站的能耗

根據(jù)2007年數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，中國(guó)移動(dòng)整體能源消耗的重點(diǎn)為基站耗電，占整體耗電的73%，其他部分如通信機(jī)房耗電、管理用房耗電和渠道用房耗電分別占15%、6%和6%。對(duì)于無(wú)線基站耗電，主要的部分是主設(shè)備耗電和空調(diào)耗電，分別占基站耗電的51%和46%。對(duì)于通信機(jī)房耗電，主要的部分是通信機(jī)房設(shè)備耗電和通信機(jī)房空調(diào)耗電，分別占通信機(jī)房耗電的52%和34%。對(duì)于通信機(jī)房的設(shè)備耗電，主要包括業(yè)務(wù)和支撐系統(tǒng)設(shè)備耗電、交換設(shè)備耗電和傳輸設(shè)備耗電，分別占通信機(jī)房設(shè)備耗電的70%、23%和7%。

圖1 典型無(wú)線基站耗電構(gòu)成

由上圖可以看出基站中，主設(shè)備、空調(diào)、電源系統(tǒng)是節(jié)電重點(diǎn)。

2.3 無(wú)線機(jī)房環(huán)境

2.3.1 BTS無(wú)線主設(shè)備

無(wú)線設(shè)備通常的長(zhǎng)期正常工作溫度范圍標(biāo)稱(chēng)為-5℃～45℃，理論上只要基站機(jī)房環(huán)境溫度常年保持10℃～35℃、濕度10%～90%、潔凈度達(dá)B級(jí)。通信設(shè)備是能夠正常穩(wěn)定工作的。

2.3.2 傳輸設(shè)備

傳輸設(shè)備通常的長(zhǎng)期正常工作溫度范圍標(biāo)稱(chēng)為0℃～45℃，濕度范圍為10%～90%。傳輸設(shè)備單板工作溫度通常在：30℃～60℃，機(jī)房環(huán)境溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致設(shè)備單板溫度上升，如果單板溫度超出以上范圍會(huì)導(dǎo)致設(shè)備上報(bào)告警，同時(shí)業(yè)務(wù)端口將產(chǎn)生誤碼。如果溫度繼續(xù)升高使得誤碼達(dá)到門(mén)限后會(huì)導(dǎo)致業(yè)務(wù)中斷。

2.4 無(wú)線基站設(shè)備運(yùn)行環(huán)境

2.4.1 空調(diào)

在無(wú)人值守的基站內(nèi)，基站空調(diào)設(shè)備主要為基站設(shè)備服務(wù)，幾乎不需要為人服務(wù)。但是目前沒(méi)有專(zhuān)為基站空調(diào)制定的標(biāo)準(zhǔn)，廠家及用戶(hù)均依據(jù)相關(guān)"計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)處理機(jī)房用單元式空氣調(diào)節(jié)機(jī)"標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)生產(chǎn)或選用產(chǎn)品。目前民用空調(diào)機(jī)中，冷暖型空調(diào)通常室內(nèi)工作溫度范圍為14℃-32℃，在上述環(huán)境之外，空調(diào)器在一定范圍內(nèi)也可以運(yùn)轉(zhuǎn)，但效果會(huì)有所下降。所以基站空調(diào)設(shè)備的設(shè)計(jì)一切應(yīng)以面向基站設(shè)備為基礎(chǔ)，同時(shí)兼顧節(jié)能的要求。

2.4.2 電源系統(tǒng)

智能高頻開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)和交流配電箱對(duì)環(huán)境溫度的要求也不是特別高，在－5℃～＋40℃都能正常工作，但開(kāi)關(guān)電源系統(tǒng)要求室內(nèi)清潔、少塵和少靜電干擾，否則灰塵加上潮濕和靜電干擾引起高頻開(kāi)關(guān)整流模塊和微機(jī)監(jiān)控主機(jī)工作紊亂的機(jī)率較大。

2.4.3 蓄電池

普通閥控式密閉鉛酸蓄電池對(duì)溫度要求較高，標(biāo)準(zhǔn)使用溫度為25℃，建議溫度范圍15℃～30℃。若溫度太低會(huì)使蓄電池容量下降，溫度每下降1℃，其容量下降1%；。溫度升高時(shí)，蓄電池的極板腐蝕將加劇，同時(shí)將消耗更多的水，從而使電池壽命縮短。蓄電池在25℃的環(huán)境下可獲得較長(zhǎng)的壽命，長(zhǎng)期運(yùn)行溫度若升高10℃，使用壽命約降低一半。

根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試及現(xiàn)網(wǎng)試驗(yàn)結(jié)果分析，無(wú)線基站主設(shè)備、傳輸設(shè)備在45℃情況下器件均能滿(mǎn)足降額要求。從業(yè)界理論數(shù)據(jù)溫度提升會(huì)加大單板返修率，降低可靠性，部分耗損器件壽命可能會(huì)受到一定影響。因此在機(jī)房溫度25℃的基礎(chǔ)上，提升5℃～10℃，在每愛(ài)爾蘭總功耗可以減少5%～29%的情況下，機(jī)房?jī)?nèi)整體設(shè)備功能和性能不會(huì)受到影響，但實(shí)際返修水平會(huì)有一定上升。因此可以通過(guò)提升機(jī)房?jī)?nèi)溫度，降低空調(diào)能耗，做到節(jié)能減排。

3 提高無(wú)線基站內(nèi)溫度帶來(lái)的問(wèn)題

由上圖可看到，當(dāng)無(wú)線基站溫度提升到35℃以上的時(shí)候，對(duì)比在25℃時(shí)的蓄電池壽命降低一半。為此，在提升無(wú)線基站溫度降低空調(diào)能耗的同時(shí)，需要考慮蓄電池壽命降低所帶來(lái)的成本壓力。

4 蓄電池恒溫箱及實(shí)施方案

4.1 蓄電池恒溫箱

蓄電池恒溫箱是將蓄電池安裝在獨(dú)立的空間內(nèi)，對(duì)蓄電池的獨(dú)立空間進(jìn)行單獨(dú)的溫度控制，可以為蓄電池提供一個(gè)15℃ -25℃的工作環(huán)境，無(wú)線基站溫度從25℃提升到30℃-40℃范圍，從而降低空調(diào)能耗。

4.2 實(shí)施方案

實(shí)施過(guò)程：使用蓄電池恒溫箱延長(zhǎng)蓄電池使用壽命'無(wú)線基站工作溫度從25?C提升到30℃-40℃范圍'減少空調(diào)的制冷時(shí)間降低空調(diào)能耗

整體效果如下圖：

圖2 節(jié)能減排實(shí)施方案示意圖

5 節(jié)能效果及分析

由于無(wú)線基站空調(diào)電費(fèi)支出所占比例較大，根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)分析，平均每個(gè)基站空調(diào)的電費(fèi)支出約占整個(gè)基站電費(fèi)支出的50%左右，空調(diào)成為基站機(jī)房中的主要耗電設(shè)備。

以普通無(wú)線基站使用蓄電池恒溫箱方案后，全年節(jié)能分析如下：

平均每天無(wú)線基站耗電量：120度

平均電費(fèi)（工業(yè)用電）：1元/度

全年用電費(fèi)：120度/天*30天/月*12月/年*1元/度=43200元

全年可減排：43200*0.5*0.5=10800元

相當(dāng)于每個(gè)基站每年節(jié)省近4噸標(biāo)準(zhǔn)煤。按照中國(guó)移動(dòng)現(xiàn)有62萬(wàn)個(gè)無(wú)線基站的50%使用該節(jié)能減排方案，全年可節(jié)能減排：10800元 *62萬(wàn)*50%=33.48億元。

［1］《通信局 (站)節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范》（YD 5184-2009）.

［2］《中國(guó)電信數(shù)據(jù)中心機(jī)房電源、空調(diào)環(huán)境設(shè)計(jì)規(guī)范》（DXJS 1006－2005）.

［3］陸斌.構(gòu)建綠色通信網(wǎng)絡(luò)四川聯(lián)通節(jié)能減排策略與實(shí)踐[J].通信與信息技術(shù)，2009年01期.

［4］徐金爐，嚴(yán)海波，孫琳.移動(dòng)通信基站節(jié)能減排解決方案[J].郵電設(shè)計(jì)技術(shù)，2008年12期.

［5］秦廷奎.電信行業(yè)節(jié)能減排技術(shù)、方法與案例，2010.1.1.

［6］無(wú)線基站.

［7］基站機(jī)房?jī)?nèi)環(huán)境溫度提升的研究.