無線基站節能減排解決方案

顏少漢 吳雪冰

（1、廣東南方電信規劃咨詢設計院有限公司，廣東 珠海 519000；；2、中國電信股份有限公司珠海分公司，廣東 珠海 519000）

1 引言

節能減排工作是貫徹落實科學發展觀、構建社會主義和諧社會的重大舉措；是建設資源節約型、環境友好型社會的必然選擇；是推進經濟結構調整，轉變增長方式的必由之路；是維護中華民族長遠利益的必然要求。

2010年3月，國資委下發了《中央企業節能減排監督管理暫行辦法》，將中國電信由"一般企業"調整為"關注類企業"，并將節能減排納入企業經營業績考核指標。

從2009年10月16日在京召開的"通訊領域基站節能減排高層研討會"上獲悉，在信息通信技術產業中，基站設備的能源消耗占到90%，其中，平均每個基站空調的電費支出約占整個基站電費支出的50%左右。以單個基站一年的空調耗電量大約是1.5萬千瓦時測算，我國全部基站空調每年的能耗是101億千瓦時以上，節能潛力可謂巨大。

2 無線基站

基站（BS）即公用移動通信基站是無線電臺站的一種形式，是指在有限的無線電覆蓋區中，通過移動通信交換中心，與移動電話終端之間進行信息傳遞的無線電收發信電臺。基站是移動通信中組成蜂窩小區的基本單元，完成移動通信網和移動通信用戶之間的通信和管理功能。

廣義的基站，是基站子系統（BSS，Base Station Subsystem）的簡稱。以GSM網絡為例，包括基站收發信機（BTS）和基站控制器（BSC）。一個基站控制器可以控制十幾以至數十個基站收發信機。而在WCDMA等系統中，類似的概念稱為NodeB和RNC。

狹義的基站，即公用移動通信基站是無線電臺站的一種形式，是指在一定的無線電覆蓋區中，通過移動通信交換中心，與移動電話終端之間進行信息傳遞的無線電收發信電臺。

2.1 無線基站的設備

無線基站的設備按照功能分主要有：主設備、傳輸設備、照明系統、空調、電源系統、動環系統。

2.2 無線基站的能耗

根據2007年數據統計，中國移動整體能源消耗的重點為基站耗電，占整體耗電的73%，其他部分如通信機房耗電、管理用房耗電和渠道用房耗電分別占15%、6%和6%。對于無線基站耗電，主要的部分是主設備耗電和空調耗電，分別占基站耗電的51%和46%。對于通信機房耗電，主要的部分是通信機房設備耗電和通信機房空調耗電，分別占通信機房耗電的52%和34%。對于通信機房的設備耗電，主要包括業務和支撐系統設備耗電、交換設備耗電和傳輸設備耗電，分別占通信機房設備耗電的70%、23%和7%。

圖1 典型無線基站耗電構成

由上圖可以看出基站中，主設備、空調、電源系統是節電重點。

2.3 無線機房環境

2.3.1 BTS無線主設備

無線設備通常的長期正常工作溫度范圍標稱為-5℃～45℃，理論上只要基站機房環境溫度常年保持10℃～35℃、濕度10%～90%、潔凈度達B級。通信設備是能夠正常穩定工作的。

2.3.2 傳輸設備

傳輸設備通常的長期正常工作溫度范圍標稱為0℃～45℃，濕度范圍為10%～90%。傳輸設備單板工作溫度通常在：30℃～60℃，機房環境溫度過高會導致設備單板溫度上升，如果單板溫度超出以上范圍會導致設備上報告警，同時業務端口將產生誤碼。如果溫度繼續升高使得誤碼達到門限后會導致業務中斷。

2.4 無線基站設備運行環境

2.4.1 空調

在無人值守的基站內，基站空調設備主要為基站設備服務，幾乎不需要為人服務。但是目前沒有專為基站空調制定的標準，廠家及用戶均依據相關"計算機或數據處理機房用單元式空氣調節機"標準為依據生產或選用產品。目前民用空調機中，冷暖型空調通常室內工作溫度范圍為14℃-32℃，在上述環境之外，空調器在一定范圍內也可以運轉，但效果會有所下降。所以基站空調設備的設計一切應以面向基站設備為基礎，同時兼顧節能的要求。

2.4.2 電源系統

智能高頻開關電源系統和交流配電箱對環境溫度的要求也不是特別高，在－5℃～＋40℃都能正常工作，但開關電源系統要求室內清潔、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關整流模塊和微機監控主機工作紊亂的機率較大。

2.4.3 蓄電池

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

根據實驗室測試及現網試驗結果分析，無線基站主設備、傳輸設備在45℃情況下器件均能滿足降額要求。從業界理論數據溫度提升會加大單板返修率，降低可靠性，部分耗損器件壽命可能會受到一定影響。因此在機房溫度25℃的基礎上，提升5℃～10℃，在每愛爾蘭總功耗可以減少5%～29%的情況下，機房內整體設備功能和性能不會受到影響，但實際返修水平會有一定上升。因此可以通過提升機房內溫度，降低空調能耗，做到節能減排。

3 提高無線基站內溫度帶來的問題

由上圖可看到，當無線基站溫度提升到35℃以上的時候，對比在25℃時的蓄電池壽命降低一半。為此，在提升無線基站溫度降低空調能耗的同時，需要考慮蓄電池壽命降低所帶來的成本壓力。

4 蓄電池恒溫箱及實施方案

4.1 蓄電池恒溫箱

蓄電池恒溫箱是將蓄電池安裝在獨立的空間內，對蓄電池的獨立空間進行單獨的溫度控制，可以為蓄電池提供一個15℃ -25℃的工作環境，無線基站溫度從25℃提升到30℃-40℃范圍，從而降低空調能耗。

4.2 實施方案

實施過程：使用蓄電池恒溫箱延長蓄電池使用壽命'無線基站工作溫度從25?C提升到30℃-40℃范圍'減少空調的制冷時間降低空調能耗

整體效果如下圖：

圖2 節能減排實施方案示意圖

5 節能效果及分析

由于無線基站空調電費支出所占比例較大，根據統計數據分析，平均每個基站空調的電費支出約占整個基站電費支出的50%左右，空調成為基站機房中的主要耗電設備。

以普通無線基站使用蓄電池恒溫箱方案后，全年節能分析如下：

平均每天無線基站耗電量：120度

平均電費（工業用電）：1元/度

全年用電費：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

相當于每個基站每年節省近4噸標準煤。按照中國移動現有62萬個無線基站的50%使用該節能減排方案，全年可節能減排：10800元 *62萬*50%=33.48億元。

［1］《通信局 (站)節能設計規范》（YD 5184-2009）.

［2］《中國電信數據中心機房電源、空調環境設計規范》（DXJS 1006－2005）.

［3］陸斌.構建綠色通信網絡四川聯通節能減排策略與實踐[J].通信與信息技術，2009年01期.

［4］徐金爐，嚴海波，孫琳.移動通信基站節能減排解決方案[J].郵電設計技術，2008年12期.

［5］秦廷奎.電信行業節能減排技術、方法與案例，2010.1.1.

［6］無線基站.

［7］基站機房內環境溫度提升的研究.