5G基站高能耗瓶颈如何破？专家支招“新基建”
2023-01-08
受“新基建”影响广东基站能耗管理系统价格，5G基站建设无疑将迎来加码趋势，5G大规模商用指日可待。 但与此同时，5G基站的高能耗也成为越来越不容忽视的难题。 为此，有关方面在积极推动5G基站系统节能、推动备用动力电池更新换代的同时，也开始探索扩大风光储组合能源系统的应用。 “新基建”之风下，5G基站能耗问题将如何得到有效解决？ 针对这一问题，记者通过采访调研的方式，邀请行业专家和企业代表进行专题研讨。
4月7日，随着用户马女士在北京联通西单营业厅完成5G套餐，北京联通5G用户数突破百万，这标志着北京成为中国联通5G用户率先落地的城市超过一百万。
随着5G大规模商用逐渐临近，作为新基建的重要领域，5G基站必将掀起更大规模的建设热潮。 与此同时，大量5G基站开通带来的能源需求激增成为不容忽视的棘手问题。
业内人士告诉记者，5G基站的能耗是同站4G基站的3-5倍。 基站巨大的能耗意味着运营商的用电成本会增加，同时也会对当地电网造成巨大的供电压力，从而影响基站用电的可靠性。 因此，它被视为5G大规模商用的“拦路虎”。 那么如何打破5G基站的高能耗瓶颈呢？ 为此，记者进行了调研采访。
高能耗阻碍5G大规模商用
工信部近日发文称，将稳步推进5G网络建设，重点加快建设独立组网的5G网络。 与此同时，多个省市也相继明确了2020年5G基站建设规划。
“今年以来，随着中央多次提到要加强新型基础设施建设，5G建设速度明显加快。在此背景下，5G基站设备功耗成为严峻挑战。”运营商面临的挑战。如果不能有效解决功耗问题，再加上5G商业模式和需求不明朗，其落地和长远发展势必会受到影响。 国网能源研究院研究员高宏达告诉记者。
铁塔能源四川分公司副总经理李春元也向记者介绍，近年来，基站呈现出从宏站向机柜一体机柜基站建设的趋势，一体柜占比逐年上升。 要求变得更高。
“5G基站节能成为重中之重。” 李春元直言，5G基站的能耗是同站4G基站的3-5倍。 例如，一个4G基站功耗约为1kW，而同类型的5G基站功耗高达3-5kW。 从占比来看，5G基站主设备全年平均耗电量约占60%，空调设备耗电量约占40%，空调设备耗电量不同季节变化很大。
耗电量增加也意味着电费翻倍。 以四川省为例。 2019年全省建设5G基站1万多个，今年预计建设3.4万多个。
“四川省基站电费每年约10亿元，如果实现5G全覆盖，电费可能会增加两三倍，达到30亿元量级。” 李春元给记者初步算了一笔账。
公开数据显示，2018年，国内三大通信运营商基站共耗电量约270亿度，电费总额约240亿元。 电费占运营商网络维护成本的20%左右。 显然，功耗问题已经成为运营商5G网络投资绕不过去的“门槛”。
系统节能需“软硬结合”
“5G基站节能是一项系统工程。” 李春元荣获全国通信行业节能减排先进个人。 在谈及降低基站能耗时，他告诉记者，这不仅仅是基站运营商单方面的努力可以实现的。 所有设备制造商应共同参与。
他具体介绍，从铁塔公司的角度来看，为了降低能耗，5G基站的选址会考虑不被阳光直射的区域。 “从我们的经验来看，更高的热辐射会导致基站能耗更大，差距甚至可能高达20%左右。”
目前，5G基站引入了很多节能措施，包括具有通风功能的智能空调、涂有抗辐射涂料的柜体、建筑遮阳板等，大大降低了外界温度的传导。
特别是在通信主设备层面，已经实现了根据用户行为智能设置梯度功耗。 “早期主要设备的功耗较高，通过不断的算法改进和硬件优化，厂商已经将4G基站的功耗降低到3倍左右的水平，”他说。
在空调等配套设备方面，相关节能措施也是设备+控制的“软硬结合”。 “除了更换老旧的大功率空调设备，更重要的是在软件层面对空调进行精准控制。” 李春元告诉记者，目前，铁塔公司在全国范围内对空调设备实行精细化监控管理。 根据外界温度，智能控制开关时间和功率，达到省电的目的。
加强顶层设计全面实施
“解决5G基站能耗问题，更多应该从降低社会总成本、节约社会资源总量的角度来考虑，这就需要进一步加强5G基站建设的顶层设计，多措并举。” 高宏达强调。
受访专家均认为，除了在技术层面积极对现有基站能源系统进行节能降耗外，还需要在供电方式、后备电源技术研发、分布式能源的推广应用。
记者了解到，目前，5G基站由输电方式向直接供电方式转变，已成为大家一致认可的举措。 3月24日，工信部印发《关于推动5G加快发展的通知》，指出支持基础电信企业加强与电力企业对接，加快供电向直供转移。为符合条件的基站、机房等配套设施供电。 目前，广东、河北、福建、海南、青海等多地政府相继出台相关政策，出台5G基站供电转直供电、直补电等措施。
所谓直接供电，是指除自供电外，由供电部门直接供电。 送电是指公共电网未到达的地区，该地区有供电能力的直供用户同意向就近用户送电； 或因设计、施工原因，供电企业不能直接向户供电，工业园区、综合体、住宅物业、写字楼等自用配电设施转供电。
“在没有补贴的情况下，直供电的价格比开关电源低20%左右。目前，四川省约70%的基站都改用直供电，这是大势所趋” 李春元告诉记者。
在高宏达看来，5G基站由转电向直供电的转变，也有利于提高电网供电的可靠性，用电量的减少无疑有助于提高基站建设的积极性。
在备用电源方面，据介绍，最新的5G基站开关电源已经具备削峰填谷的功能。 通过更换开关电源和电池，将谷价电能夜间储存，高峰期释放，进一步降低用电量。 电费。
“后备电池是基站的必需品，一是应急用电，二是可以利用峰谷电价差，降低用电成本。” 高宏达说道。
在分布式能源应用方面，江苏豫能晶科光电新能源集团有限公司总经理王金良也提出，风、光、储一体化的模块化能源系统也有望成为能源解决方案之一用于5G基站。
“这种模式白天可以利用太阳能电池方阵和低速风力发电机发电，多余的电能通过电池组等储能方式储存起来，可以为基站能源系统削峰填谷，甚至是电网系统。经过自测，这款机型可以将基站综合成本降低15%以上。 他告诉记者。
来源：中国能源报
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5G基站的能耗主要集中在基站、传输、电源和机房空调四个部分，基站电费支出占全网能耗的80%以上。
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5G时代，移动基站数量庞大，分布广泛，应用条件千差万别。基站的性能将极大地影响网络质量和运维成本。因此，在保证网络质量的前提下，如何让基站“降低能耗，提高性能”是无线通信设备厂商目前面临的关键问题。
30年来，华为与运营商共建设了1500多张网络，为全球170多个国家和地区的30亿人提供网络服务。5G时代，华为持续在5G产品研发和工程上投入创新基站能耗管理系统，努力降低运营商网络建设的综合成本。
数以千计的基站用于移动通信接入，基站的能源消耗主要是电能。随着用电成本的增加和移动网络的扩展，基站机房的电费支出也在逐渐增加。
“目前，5G基站的能耗主要集中在基站、传输、电源和机房空调四个部分，基站电费支出占全网能耗的80%以上” 华为中国运营商无线网与云核心网高级专家孙浩在接受《通信业报》（网）全媒体记者采访时表示，在基站的能耗中，基带单元的功耗负责处理信号的编解码器（BBU）相对较小，而射频单元（RRU/AAU）的功耗是功耗的主要来源。
众所周知，移动通信接入需要成千上万的基站，而基站的能源消耗主要是电能。随着用电成本的增加和移动网络的扩展，基站机房的电费支出也在逐渐增加。尤其是5G时代，不仅功耗增加了三倍以上，而且由于覆盖范围的衰减，对5G基站的需求也成倍增加。因此，对于运营商来说，5G基站的高功耗甚至成为了制约5G网络建设的首要原因。
在孙浩看来，影响基站能耗的因素主要有五个。一是基站配置衍生出的发射功率和扩展能力；二是业务负载的影响；三是散热和耐热可靠性；第四是设备。不同能效比的影响；五是设备的运行环境温度。
既然知道痛点，就要“对症下药”。对此，为在不影响网络性能和用户体验的前提下，实现网络节能效果的极致提升，华为推出三级节能解决方案，助力运营商实现节能目标。
正如家电过热会降低效率、增加能耗一样，基站也需要强大的散热能力来保证高能效。
具体而言，华为三级节能解决方案利用人工智能等创新技术，在设备级、网络级、站点级实现2/3/4/5G端到端全面节能，从而“在确保 KPI 稳定性的同时最大限度地提高能源效率。” 节能”为目标，通过智能AI节能平台和专家经验，调用节能特性，设置精准节能参数，帮助运营降低网络能耗。
》通过AI平台工具精准共覆盖识别，多频多模协同节能能力最大化节能效果，基于智能节能平台实时监控节能效果及KPI影响，迭代实时调优节能参数，避免节能影响网络体验。” 孙浩表示，端到端的节能解决方案可以帮助客户通过自动化工具平台自动下发策略并实时监控优化，实现网络层面的快速部署，获得节能效益。
此外，正如家电过热会降低效率、增加能耗一样，基站也需要强大的散热能力来保证高能效。
孙浩表示，华为采用了先进的仿生散热技术，滚动关节散热齿，这是AAU内部循环散热系统。通过AAU内部华为专利液体的汽化-液化-汽化循环，提升基站整体散热能力。提高20%，从而达到降耗的目的。
近年来，全球移动宽带业务持续快速发展。目前，3G、4G、5G无线网络多种制式并存，频段多达十几个，站点数量也在不断增加。日益复杂的网络带来了能源消耗的快速增长，多模多制式的耦合也给节能带来了巨大的挑战。
为了提高功放效率，华为采用专门优化的数字预校正算法（DPD）对功放的非线性放大区域进行预校正，使功放的线性放大范围扩展到限，功放能耗较业界可降低10%。
在目前的5G部署环境中，5G基站主要采用直流供电。针对机房，华为也制定了一套现场机房节能解决方案。取电节省机房空调，同时减少机房租金，实现节电减租。
据孙浩介绍，该方案每年平均可节省每站运营成本2万元，有效助力运营商开展5G建设。
