节能减排与高速网络并不矛盾，5G助力降低能耗逐渐成为现实

2022-05-15

我国节能减排前景在规划中占有非常核心的位置，在中期发展规划中对此有明确要求。那么，如火如荼的5G产业对于节能减排的积极推动有何价值？它一直是公众讨论的重要话题。

其实对于能源行业来说，就是连接电能和用户；对于运营商来说，就是将信息连接到用户。众所周知，5G网络具有低时延、高速的技术特点，极大地方便了千行百业用户的信息获取和业务生产，为各行业的数字化转型提供了网络支撑。因此，运营商也非常重视5G+工业互联网的应用。此前，工信部在5月底发布了5个行业重点实践的20个应用案例，都是5G与工业生产结合的典型应用。这些都为提高企业效率、节能减碳做出了贡献。有业内专家指出，5G网络的整体可靠性，尤其是供电可靠性方面，还没有达到4G的水平。由于5G基站的高能耗，电池放电保护持续时间缩短。

能源的有效利用是大方向

根据各方数据，按平均水平计算，能源院测算单个基站空载时的平均功率约为2.0kw，满载时的平均功率为大约 3.8kw。按照通信基站的通用技术标准，空调系统的功率占整个基站功耗的50%。因此，加空调系统，单个基站年运行时间：按基站年运行时间计算，年运行时间为24小时/单个基站耗电量约4.@ >0kw～7.6kw。但从全社会用电量预测来看，电力需求增长面临很大不确定性。根据数据现实，2019年我国全社会用电量为72255亿瓦时，很难判断“十四五”期间的用电需求。 “十四五”期间用电量增速在3%至5%之间，巨大差异凸显未来发展前景的不确定性。因此，能源的有效利用是一个非常严峻的问题。

因此，5G本身的节能减排成为了人们不断讨论的话题。 2019年5G刚开始建设的时候，很多人提到“5G基站的能耗是4G基站的4倍”。其实因为5G本身的速度比较高，单个比特的能耗只有4G的五分之一，但是整个基站的比特量太大而且速度非常高，所以它的单站能耗确实是4G的4倍。要知道，5G网络的整体可靠性，尤其是供电可靠性方面，还没有达到4G的水平。由于5G基站的高能耗，电池放电保护的持续时间缩短。通信局站供电系统设计规范现已成为国家标准。目前的基站建设和供电都是按照现有标准进行的。一旦与工业应用广泛融合，5G基站的可靠性要求会更高，标准也需要相应改变。

另外我们应该看到，在现实中，虽然已经出现了一些典型的应用，但5G网络的实际应用还是太少了。 5G建了很多基站，5G的高能耗给运营商很大的能量。这带来了很大的挑战，运营商的电费开支非常大。从碳排放量来看，三大运营商年碳排放量均已超过1000万吨，压力非常大。 5G基站设计部和研究部致力于5G基站的节能降耗。除了大力推进共建共享、户外极简建设等网络建设方式创新外，还积极引进太阳能光伏、自然冷源利用等节能技术。

短期内，由于5G基站数量较少，对全社会用电量影响不大。长期来看，由于技术进步，5G单基站的功耗可能会降低，未来实际功耗比可能会低于预估值。目前基站能耗管理，预计5G的实际用电需求将趋于静态测量，具体情况需要持续跟踪观察。综上所述，未来5G基站建设将遵循渐进式发展节奏，用电量整体增速适中。针对5G基站的高能耗问题，有专家表示，电力部门通过多种形式的举措，以实际行动支持5G发展。例如，推动电力基础设施共建共享，推动5G基站向直供电转变，采用峰谷分时电价降低5G基站电费。当然，对于满足直供电条件的5G基站改造，我们将推动符合条件的库存向供电基站改造，优化5G设施供电申请审批流程，协调电网-侧资源规划协调，优化扩容安装。电商也是一种合理的方式。

5G与电力系统的有效结合

公众都知道，由于风电、光伏等新能源发电基本取决于天气，由气象条件决定，具有很大的随机性。电力系统的供电安全和运行安全受到极大挑战。传统电力系统通过集中调节大容量、均质、稳定、可控的传统发电机组，实现与波动电力负荷的实时平衡。在新型电力系统中，需要同时应对发电和负荷的高不确定性，通过调度分布广泛、海量、异构的资源（包括风能和太阳能），实现实时的“源网负荷存储”。发电机、储能和负载）。交互平衡，需要充分应用先进的数字技术来提升系统的运行控制能力，5G通信是关键技术之一。

利用5G高速、低（稳定）时延、大连接等特点，有效满足“终端海量接入、信息频繁交互、控制延伸至端”的业务发展趋势，有效扩大电力系统监控范围和能力。电力企业开展试点，验证5G在输电线路在线监测、变电站巡检、配网管控、源网荷储协同管控等方面的应用效果。工作方式和新的商业模式。有专家指出，未来数字新基建将成为新的能源消费大户。 5G基站单站功率比较高，节能空间很大。同时，5G基站需要配备储能。随着电化学储能技术的成熟，高能量密度和低成本的储能设备，5G基站本身就是一个储能站。在提供5G供电备份的同时，还可以送回电网，以辅助服务的形式参与电网调峰调频，助力电力系统安全运行，将取得更好的经济效益和社会福利。

因此，5G与电力系统的结合将带来更大的价值，但5G在电力系统中的应用也面临着服务成本、网络覆盖等限制，5G产业需要继续发展。从成本上看，以电网为代表的关键基础设施需要高安全性、高可靠性、高质量的通信服务，如端到端的网络切片、固定时延的通道。成本能否为电力系统所接受。从网络覆盖情况看，电力自有通信网络比较发达。当自身网络无法覆盖而需要5G网络时，往往5G无法覆盖，需要按需部署5G网络，形成对电力系统通信的有效补充。 .

运营商需要降低能耗成本

如何减轻运营商负担，如何提供5G供电保障和精细化配置，为行业提供5G节能解决方案，如何最大程度降低用电成本压力已成为行业普遍存在的问题。

5G作为新基建的引领者，是我国数字经济发展的重要载体。新基建战略推动我国5G建设进入“快进模式”，也为行业数字化转型带来强劲动力。同时，也对5G建设提出了更高更新的要求。随着5G网络的快速、大规模部署，虽然每比特能耗明显降低，但也带来了整体能耗的大幅提升。众所周知，5G基站已经成为耗电大户。 5G将带来海量数据流和更高的功耗要求。 5G每比特的功耗会降低，但总功耗会增加。单个5G基站整体能耗达到4.@>5千瓦，是4G基站能耗的3倍，导致运营商通信网络运营成本急剧上升。

如何保障运营商的5G功耗，尤其是帮助通信行业降低5G功耗成本，已成为业界普遍存在的问题。积极开展产品创新，利用智能空调实现分时断电，进一步降低5G网络运营成本。这是一个想法。在电源产品上使用智能空气开关实现分时断电，并根据不同场景制定分时断电规则。比如覆盖商业区和写字楼的5G基站可以从凌晨0:00开始关闭5G设备，5G设备连接智能空中交换机，在动环上配置相应的关机规则。当电源关闭时，智能空气开关会从闭合状态变为分离状态，从而停止对5G设备的供电。另一种思路是通过免外变电调峰填谷、交流集中供电、差异化精细化供电等多种创新建设方案，节省5G建设的行业投资。

后记

我们之前讨论过，5G时代的到来并不意味着4G基站会被淘汰。相反，作为语音和通用移动通信服务，现有的 4G 基站仍然承担着更长的使命，继续运行。田少勇介绍，基站节能必须以“保服务”为前提。考虑到目前运营商通信机房的主要能耗集中在通信设备模块（50%）、空调模块（40%）和其他（10%），通信设备模块和空调模块分别为基站节能的重点。事实上，基站通信设备的节能主要是减少或关闭承载射频载波的功放模块，但目前这一特性的利用率并不高，因为传统的一刀切关机方式很大程度上依赖于定时关机等手动设置的统一默认。该值往往会影响用户的服务调用和上网体验。同时，早上开机后网络需要一定时间才能恢复正常运行。

可以说，基站存在一定程度的能源浪费，但也为资金和技术提供了前所未有的巨大市场。为大数据+AI提供了施展才华的舞台。节能减排与高速网络并不矛盾。