基站智慧用電(5G基站智慧用電云監(jiān)控節(jié)能的技術(shù)解決方案)

　　一，項(xiàng)目背景

　　近年來，全球電信運(yùn)營商營收整體不斷下滑，運(yùn)營成本支出卻不斷增加，其中基站電費(fèi)在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營支出中占比超30%。5G基站由于更大的帶寬、更多的通道數(shù)、器件集成度低等因素影響，功耗相當(dāng)于4G基站的3-4倍。

　　2019 年 6 月 6 日工信部正式宣布向運(yùn)營商發(fā)放 5G 牌照，標(biāo)志著中國正式進(jìn)入 5G 時(shí)代，5G 基站規(guī)模建設(shè)來臨，根據(jù)中國鐵塔公司 2019 年度業(yè)績數(shù)據(jù)顯示，截至 2019 年末，全國共計(jì)建成 5G 基站 16.1 萬個(gè)。2020~2021年兩年時(shí)間， 全國預(yù)計(jì)建成5G基站超48萬個(gè)，對(duì)于 5G 基站建設(shè)而言，無論是設(shè)備功率大幅提高的宏基站，還是數(shù)量眾多的小微基站，均需要低壓配電系統(tǒng)進(jìn)行供電。在 5G基站主建設(shè)期，基站的個(gè)數(shù)和配電線路會(huì)大量增加。隨著基站個(gè)數(shù)的增多，運(yùn)維團(tuán)隊(duì)對(duì)基站的維護(hù)難度逐漸增大。當(dāng)基站供電線路出現(xiàn)問題時(shí)候，運(yùn)維人員需要找到對(duì)應(yīng)的基站，然后依次進(jìn)行排查，才能處理好隱患，這樣的過程比較費(fèi)時(shí)費(fèi)力。并且基站本身的耗電量比較大，光是電費(fèi)就占了很大的運(yùn)營成本。。5G基站節(jié)能已成為5G商用中不得不考慮的一個(gè)棘手問題。

　　二，鐵塔5G基站監(jiān)控設(shè)備選型

　　中國鐵塔股份有限公司是由中國移動(dòng)通信有限公司、中國聯(lián)合網(wǎng)絡(luò)通信有限公司、中國電信股份有限公司和中國國新控股有限責(zé)任公司出資設(shè)立的大型國有通信鐵塔基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)企業(yè)。公司主要從事通信鐵塔等基站配套設(shè)施和高鐵地鐵公網(wǎng)覆蓋、大型室內(nèi)分布系統(tǒng)的建設(shè)、維護(hù)和運(yùn)營。

　　鐵塔新建基站項(xiàng)目需滿足其制定標(biāo)準(zhǔn)的智能電表要求。Q/ZTT 1017-2015《基站交流智能電表技術(shù)規(guī)范》，Q/ZTT 2205-2017《基站直流電能計(jì)量模塊技術(shù)要求》。

　　三，基站現(xiàn)狀

　　1，耗電在運(yùn)營商成本中占比較高

　　在運(yùn)營商的運(yùn)行成本中， 基站電費(fèi)支出占網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營部分的30%以上，占整個(gè)運(yùn)營支出的10%左右。數(shù)據(jù)顯示2018年中國移動(dòng)電費(fèi)支出約220億元。

　　2，5G相比4G功耗更大

　　由于大帶寬、通道數(shù)增多、發(fā)射功率等技術(shù)設(shè)備的提升，G基站相比4G的功耗有了顯著增加，數(shù)據(jù)顯示，目前運(yùn)營商的 5G基站主設(shè)備空載功耗約2.2-2.3kW，滿載功耗約3.7-3.9kW，這相當(dāng)于4G基站的3-4倍左右。5G節(jié)能已成為5G商用中不得不考慮的一個(gè)棘手問題，會(huì)對(duì)運(yùn)營商的5G運(yùn)營商成本帶來極大影響。因此，運(yùn)營商在5G招標(biāo)中均將節(jié)能作為基站基本功能，占據(jù)較大比重。

　　3，運(yùn)維檢修效率低

　　現(xiàn)有的基站供電系統(tǒng)無法滿足用戶對(duì)智能化、信息化、可視化、維護(hù)簡便等的日益增加的需求，對(duì)系統(tǒng)中蓄電池的故障隱患等沒有預(yù)先感知和判斷，需要運(yùn)維人員不斷的到現(xiàn)場進(jìn)行運(yùn)維服務(wù)，運(yùn)維效率低?，F(xiàn)網(wǎng)基站停電，動(dòng)力監(jiān)控系統(tǒng)檢測到告警后，維護(hù)人員才知道停電事件的發(fā)生，再進(jìn)行“分析、準(zhǔn)備、到場和發(fā)電”等工作。在大面積停電、交通或天氣條件不足時(shí)，往往因無法及時(shí)準(zhǔn)備人員、油料和油機(jī)，引起重要站停電退服發(fā)生。長此以往，不利于現(xiàn)網(wǎng)業(yè)務(wù)安全。

　　4，目前基站多采用標(biāo)準(zhǔn)的主動(dòng)式空調(diào)設(shè)備降溫

　　據(jù)統(tǒng)計(jì)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54%左右，空調(diào)成為基站機(jī)房中的主要耗電設(shè)備。

　　四，5G基站用電節(jié)能技術(shù)解決方案

　　基站智慧用電云平臺(tái)通過對(duì)5G宏站和室分站點(diǎn)加裝交/直流智能監(jiān)控設(shè)備、無線采集設(shè)備以及系統(tǒng)管理平臺(tái)，完成夜間無業(yè)務(wù)時(shí)段的下電操作，減少電能消耗，降低運(yùn)營成本支出，以及提升通信設(shè)備供電線路狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測保護(hù)功能;系統(tǒng)后臺(tái)對(duì)存儲(chǔ)的供電線路歷史電氣性能數(shù)據(jù)進(jìn)行梳理、匯總、分析，找出故障原因，給出解決建議對(duì)策，減少后續(xù)同類故障的發(fā)生率，提升供電線路運(yùn)維管控能力。

　　1.監(jiān)測機(jī)房設(shè)備的空調(diào)運(yùn)行情況，包括電壓、電流、功率、能耗、溫濕度等參量;

　　2.用戶可自定義設(shè)置空調(diào)的開啟和停止，分別是時(shí)間策略和溫度策略;

　　3.根據(jù)時(shí)間策略和溫度策略控制空調(diào)的開啟和停止，實(shí)現(xiàn)基站的節(jié)能降耗;

　　4.對(duì)基站設(shè)備的電流、電壓、溫濕度等參量進(jìn)行監(jiān)測，如果電流過大、電壓過低、溫度過高等，會(huì)進(jìn)行預(yù)警，通過APP推送、短信、語音電話、郵件通知責(zé)任人;

　　特點(diǎn)一：開關(guān)量輸入是均采用開關(guān)信號(hào)輸入方式，儀表內(nèi)部配備+12V的工作電源，無須外部供電。當(dāng)外部接通或斷開時(shí)，經(jīng)過儀表開關(guān)輸入模塊采集其接通或斷開信息并通過儀表本地顯示。開關(guān)量輸入不僅能夠采集和顯示本地的開關(guān)信息，同時(shí)可以通過儀表的RS485實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸功能，即“遙信”功能。開關(guān)量輸出為繼電器輸出，可實(shí)現(xiàn)“遙控”和報(bào)警輸出?？梢耘c環(huán)境溫濕度，控制空調(diào)設(shè)備的通斷。

　　特點(diǎn)二：兩套時(shí)段表,一年可以分為4個(gè)時(shí)區(qū),每套時(shí)段表可設(shè)12個(gè)日時(shí)段,4個(gè)費(fèi)率(F1、F2、F3、F4即尖峰平谷) 。分時(shí)計(jì)費(fèi)的基本思想就是把電能作為一種商品，利用經(jīng)濟(jì)杠桿，用電高峰期電價(jià)高，低谷時(shí)電價(jià)低，以便削峰填谷，改善用電質(zhì)量，提高綜合經(jīng)濟(jì)效益。目前包括貴州、山東、遼寧等在內(nèi)的多地已相繼出臺(tái)政策，對(duì)5G基站用電試行峰谷電價(jià)，并進(jìn)一步降低電價(jià)。在基站稅收減免及數(shù)據(jù)中心的用地用水用電保障、建設(shè)審批、能耗指標(biāo)要求等方面，加大政策支持力度。

　　五，總結(jié)

　　實(shí)現(xiàn)了無人化值守監(jiān)控安全相關(guān)的監(jiān)測數(shù)據(jù)，當(dāng)電氣安全設(shè)備檢測到報(bào)警故障時(shí)會(huì)自動(dòng)通過手機(jī)短信、語音電話和APP推送提醒用戶，后續(xù)的處理也能持續(xù)跟進(jìn)，促進(jìn)了信息流通、資源共享，提升了工作效率，實(shí)現(xiàn)了透明化管理。

　　節(jié)能降損：系統(tǒng)通過溫度傳感器監(jiān)測基站的溫度，根據(jù)溫度來遠(yuǎn)程操作空調(diào)的開啟狀態(tài)，使溫度滿足室內(nèi)通訊設(shè)備工作環(huán)境要求，也能避免不必要的電能損耗。

　　針對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，以便及早發(fā)現(xiàn)問題、杜絕隱患。能對(duì)基站進(jìn)線回路和出線回路進(jìn)行監(jiān)測對(duì)比，實(shí)時(shí)監(jiān)測線路的使用功率，通過最小功率功能監(jiān)測設(shè)備是否正常運(yùn)行，也能通過最大功率判斷是否有其他設(shè)備接入而產(chǎn)生偷電行為。

　　針對(duì)設(shè)備產(chǎn)生的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析，以便及早發(fā)現(xiàn)問題、杜絕隱患。能對(duì)基站進(jìn)線回路和出線回路進(jìn)行監(jiān)測對(duì)比，實(shí)時(shí)監(jiān)測線路的使用功率，通過最小功率功能監(jiān)測設(shè)備是否正常運(yùn)行，也能通過最大功率判斷是否有其他設(shè)備接入而產(chǎn)生偷電行為。

　　遠(yuǎn)程控制：當(dāng)設(shè)備檢測到報(bào)警或故障時(shí)，相關(guān)人員可以通過平臺(tái)進(jìn)行分合閘或者復(fù)位消音等操作。系統(tǒng)可以根據(jù)分析數(shù)據(jù)合理分配基站服務(wù)時(shí)間，對(duì)基站進(jìn)行定時(shí)開啟關(guān)閉，控制便捷，而且起到節(jié)能的目的。