1.引言
在移动通信技术日新月异的今天,5G网络的普及不仅带来了前所未有的数据传输速度和更低的延迟,也悄然引发了一场关于能耗的热烈讨论。社会上流传着一种声音:“基站耗电量巨大”,这一说法是否站得住脚?
2.背景
移动通信网络的能耗构成复杂,但基站无疑是其中的能耗大户,占据了网络总能耗的80%以上。这一数字背后,是基站内部射频单元(RRU/AAU)和散热系统两大能耗源头的持续运作。射频单元作为信号发射与接收的核心部件,其功耗直接决定了基站的能耗水平。而散热系统,则是为了保障设备稳定运行,防止过热而设计的必要配置,同样消耗了大量电能。
对比4G与5G基站的能耗,我们发现两者虽有差异,但并未形成断崖式增长。以运营商的实际站点为例,5G 64TRx Massive MIMO与4G 4T4R RRU的能耗分别为810W和685W,尽管5G基站功耗稍高,但其提供的小区容量却是4G的30多倍,这意味着在相同覆盖范围内,5G基站能以更高的效率服务更多用户。同样,5G 32TRX Massive MIMO与4G 2T2R RRU的比较也呈现出类似的趋势,单模块功耗的增加换来了小区容量的显著提升。
3.5G基站能耗高的原因
那么,为何5G基站能耗会相对较高?这主要归因于5G技术的高射频信号和高频率使用。5G基站需要处理更多的信号,包括高射频信号以及数字单元、机电单元间的复杂交互,这些都增加了能耗。此外,5G基站的高频段特性导致其覆盖范围相对较小,为了达到与4G相同的覆盖广度,需要部署更多的基站,从而进一步推高了总体能耗。
4.基站能耗解决方案
绿色节能成为5G基站设计的重要方向,包括采用先进的节能技术、优化基站布局、提高能源利用效率等措施,旨在实现5G网络的可持续发展。例如,智能休眠技术可根据网络负载自动调节基站功率,减少不必要的能耗;而利用太阳能、风能等可再生能源为基站供电,更是从源头上降低了碳排放。
基站电气数据采集配置示意图
通过平台可以监测基站内电气参数,统计基站用能数据,实时预警基站电气参数异常,比如市电/应急进线和直流馈线欠压、失压、蓄电池异常等,实现基站用电数字化、智能化远程管理。
1) 配置交流多回路监测仪表用于采集市电回路和应急发电回路以及总进线回路的电气参数并上传平台;
2) 配置直流多回路监测仪表用于采集直流馈线回路电气参数并上传平台;
3) 配置智慧微断用于监测和控制基站内空调、照明、风机回路,数据上传平台;
4) 配置空调红外控制器用于现场自动控制以及平台远程控制基站内空调;
配置蓄电池监测单元采集蓄电池数据并上传平台。
基站用电数据传输示意图
通过在边缘计算网关设置好控制逻辑,采集基站外部环境温度、基站内部温度进行比较判断来自动控制空调待机和启停新风风机,*大限度利用自然冷却,使基站内部温湿度控制在目标范围内,从而实现基站内空调用电节能。
基站内空调风机节能控制示意图
由于5G相对4G基站能耗提高了3倍,如果在原有4G基站进行升级改造的时候很有可能会遇到原有市电容量不足的问题,升级市电可能需要更换原有供电线缆、断路器、空调、开关电源、蓄电池等众多设备,甚至可能无法提升市电容量的情况。
此前,华为和铁塔公司合作了一个的“不改市电、不动配电”的方案,其实就是额外加一个“充电宝”,当负载峰值超过正常市电限值,锂电储能放电参与负载供电;负载空闲时,锂电储能转充电补充电量。也可用于应急场景,在大面积停电情况下提供应急用电,避免造成5G基站大量的退服情况。安科瑞基站智慧用电管理平台可接入锂电池储能变流器及锂电池BMS数据,并可制定充放电控制管理。
基站电源扩容示意图
基站配电数字化设备选型表
基站一览
GIS地图显示对应基站的位置,包括基站的详细信息和设备配置情况,显示本月基站的报警情况和用电情况。
基站配电组态
显示基站内各个用电设备的运行情况和用电情况,包括市电、应急发电、开关电源、空调、风机、蓄电池及用电设备等,同时显示基站内外环境数据。
基站能耗分析
统计基站能耗数据,并进行同环比分析比较,形成能耗报表。
锂电池储能管理
平台接入电池管理系统和储能变流器数据,为基站提供运行模式监视和控制策略选择,系统监测电芯电流、温度、SOC、SOH,检测直流系统绝缘状况,并根据基站负荷变化或人工指令设置储能系统的充放电策略,保障基站可靠供电。
异常报警推送
当出现异常情况,平台可通过手机短信,APP推送,邮件推送,语音外呼等方式,及时通知相应人员。
运维管理
运维管理包括隐患巡查、隐患处理、隐患记录、隐患提醒、工单处理和隐患批量处理等功能。