通信基站的主要能耗及節能減排技術措施探討

王秀錦

摘 要：通信基站節能是通信企業節能減排的重要前沿陣地。對于通信基站的能耗而言，其主要由主設備耗電和空調耗電組成，文章首先對這些通信基站的主要能耗進行了分析，隨后結合工作實踐對通信基站節能的技術措施進行了簡要探討。

關鍵詞：通信基站；機房節能；移動通信

通信基站節能是通信企業節能減排的重要前沿陣地。對于通信基站的能耗而言，其主要由主設備耗電和空調耗電組成，長期的跟蹤監測表明，這兩項耗電之和大約占到了基站耗電總量的95%以上，主設備耗電與空調耗電比約為6∶5，可見這兩項耗電量都非常大，存在著非常大的節能空間。通信基站的節能工作應從主設備、空調、電源、新能源等各方面著手，爭取最大限度地降低通信基站的能耗，達到節能減排和綠色機房建設的目的。通信基站節能技術要注重可靠性、可行性、有效性和合理性，既要保障通信系統的安全運行，又要兼顧節能與環保，充分挖掘節能減排的潛力，促進通信企業又快又狠地發展。

1 通信基站主要能耗分析

當前，通信公司在基站機房建設上投入了大量資金，但對節能減排節點的把握和投入并不能真正發揮其作用和優勢，現有的高能耗、低效率問題依然是困擾通信企業快步發展的重要羈絆。

1.1 主設備的能耗

基站無線主設備的用電主要是根據在網的設備個數以及其功耗所決定的。另外，業務信道載頻的負荷變化也可能會導致基站系統的能耗出現比較大的波動。如果在基站布點的過程中存在不合理的地方，就會導致無線設備個數出現不合理的增加。在規劃移動通信基站的過程中，由于人為以及環境等因素，往往會導致移動通信基站的選址不合理，進而會對基站的布局造成一定的影響。為了能夠讓覆蓋率提高，需要增加移動通信基站的建設數量，這樣網絡設備的數量也會增加，從而導致設備的總體能耗加大[1]。眾所周知，射頻部分是無線設備能耗最多的部分，而功放部分則是射頻部分中能耗最多的部分。所以，基站主設備的能耗主要是由功放效率來決定的，但是在傳統基站中，功放效率往往比較低。而且，移動通信基站的輸出功率在通過饋線送到天線的過程中也會造成能耗。此外，多數承載業務的板卡模塊還不能智能識別業務忙閑時段，空載和低效運行的狀況普遍存在，這些都是節能減排需要關注的重點因素。

1.2 空調的能耗

經過對基站能耗長期的跟蹤監測表明，在移動通信基站的總能耗中，空調能耗占了大約一半，而在空調能耗中有大約2/3是由空調制冷系統造成的。其中，能耗則是由空調的送風系統和回風系統造成的。可見基站總體能耗的降低，必須充分降低基站空調能耗。如何實現空調能耗降低，是基站節能需要首要解決的問題。基站通信設備發熱量較高，空調壓縮機需要長時間工作才能維持良好的機房溫度，這也是基站空調高能耗的關鍵原因所在。在空調制冷的過程中，因為要對壓縮機進行頻繁的開啟從而來實現調節房間溫度的目的，所以就會造成壓縮機的磨損，在磨損的過程中就會降低工作效率。而且，空調的使用過程，循環管道中的油膜組織會不斷增加，降低空調的制冷效率的情況極易發生。另外，機房的氣流組織形式也會給空調的制冷效率造成影響[2]。

1.3 供電系統的能耗

雖然在通信基站的總體能耗中，供電系統的能耗比重不大，但是通信基站的供電系統卻是電能的輸送通道和引入端。供電系統因為和用電設備相級聯，在能耗之間也就會存在級聯效應，所以在移動通信基站的節能過程中供電系統也是非常重要的部分。基站本身電源設備的功率較大，能耗也大，在分散的基站布局環境下，維護和保養成本都會較高。

2 通信基站實現節能減排的技術措施

2.1 通信基站主設備節能技術

2.1.1 優化基站分布方式

通信基站具有數量眾多、站址分散的特點，在基站建設網絡規劃中，要充分考慮業務需求、覆蓋效果，提高基站覆蓋效率，擴大基站覆蓋半徑，在不影響業務和通話質量的基礎上減少站點數量，不但從節能減耗上減少投入，還在基站建設維護上節約很多成本。其中，拉遠技術即采用分布式基站[3]。分布式基站其主要是將基帶單元（Building Base band Unit，BBU）和射頻拉遠模塊（Radio Remote Unit，RRU）分離的技術，中間通過光纖連接，提升了RRU部分，避免了射頻饋線導致的損耗，BBU可以設計在已有的通信基站做信源，與已有的通信基站共享配套電源、空調等設備，可以節約大量的能耗，拉遠單元可以采用自然散熱技術，能夠節省溫控能耗，占地面積小，安裝快捷。分布式基站以靈活的安裝方式和容量特性、良好的覆蓋特性適用于各種應用場景，如室內覆蓋、農村覆蓋、主要干道覆蓋等。因其較低的工程要求和靈活的安裝方式達到較好的覆蓋效果，成為通信基站建設的首選。

2.1.2 采用智能關斷技術

在基站主設備節能中，要注重推廣時隙、載頻等智能關斷技術。基站主設備的耗電無疑是基站耗電的重要部分，而基站主設備耗電與業務量、載波數成正比，智能關斷技術分為智能載頻關斷和智能時隙關斷，主要通過軟件實現，是根據基站業務量的變化進行調節，在業務空閑時將設備定為休眠狀態，在業務高峰時則自動切換正常模式，從而達到設備節能的目的。智能載頻關斷是通過小區業務量大幅降低時關閉部分載頻來實現；智能時隙關斷是美國運輸統計局（Bureau of Transportation Statistics，BTS）根據當前時隙是否存在話務控制關斷該時隙功率放大器來實現。跟蹤監測表明，載頻智能關斷能實現大約10%的能耗降低，而時隙智能關斷則可實現20%以上的能耗降低，節能減排效果較好[4]。

2.2 通信基站配套電源節能技術

2.2.1 諧波整治

通信電源系統工作過程中，電力系統、輸配電系統、用電設備均可能產生諧波，容易產生電網波形失真，降低電網負荷。諧波的存在增加了電源組件的發熱與損耗，增加了供電風險，必須著力改善供電質量，降低電網諧波，提高功率因數，從而達到節能降耗的目的。endprint

2.2.2 開關電源休眠技術

基站電源的電源容量取決于蓄電池的參數與用電設備的負荷。對于基站而言，凌晨時段業務量下降幅度較大，電源模塊使用率降低，可在此業務空閑時段使用休眠模式，在保證通信系統安全的前提下，通過軟關斷以及自動開啟的設置，用休眠技術控制整流模塊數量，最大限度地降低電源模塊的空載損失，節約能耗。

2.2.3 蓄電池恒溫技術

通信基站的蓄電池對環境要求較高，高溫低溫都會使得蓄電池容量下降，降低蓄電池的使用壽命，可在基站中推行蓄電池恒溫裝置，控制蓄電池的溫度處于最佳狀態，提高蓄電池使用壽命。

2.3 空調系統節能技術

空調系統是保障通信設備正常運行的關鍵，然而空調的能耗是巨大的，在基站能耗中空調所占的比重非常大，空調的節能已成為基站機房節能減排的重點。

2.3.1 變頻節能技術

普通空調壓縮機空載狀況較多，能耗較大，而變頻空調則可以通過改變頻率來調整壓縮機功率，使壓縮機處于穩定的工況中，避免了壓機頻繁啟停的功耗，同時變頻器軟啟動技術從零開始，不會超出額定電流的范圍，降低了對電網的沖擊。另外，濾波電容的存在有助于提高功率因素、降低功耗。此外，變頻技術噪聲較低，不僅能夠延長空調使用壽命，還有利于創造良好的綠色機房環境。

2.3.2 空調遠程監控節能技術

當前，通信基站數量在不斷增多，且站點分散，有不少基站處在偏遠地區。可靠的空調系統是保障基站設備正常運行的關鍵。目前多數基站無人值守，遠程監控就顯得尤為重要。通過空調遠程監控，利用采集設備將空調運行狀態和參數傳輸給監控終端，通過遠程控制實現機房空調的環境控制、溫濕度控制，能夠更好地實現節能減排的目標。

2.3.3 新風節能技術

由于設備的長期發熱使得基站內的溫度遠高于外界環境的溫度，為保障基站穩定的溫度、濕度條件，基站空調長期處于高負荷運轉，能耗較大。新風節能系統將室外的空氣作為冷源，當室外溫度低于室內溫度一定程度時，通過相應技術將冷源引入機房內，把機房的熱量帶走。新風節能系統通過智能控制技術實現與空調的切換，減少了空調的使用時間，從而實現節能減耗。新風節能系統目前主要有兩種方式：（1）直接引入室外的低溫空氣，機房環境易受外界的影響。（2）采用隔離熱交換方式，這種室內空氣的潔凈度更高。

3 基站節能減排新的發展趨勢

當前，太陽能、風能等作為綠色無污染的清潔能源，取之不盡、用之不竭、可靠性高、維護成本低，在通信基站采用而無需引入外電源，可大大降低能源損耗。太陽能基站可作為無法遠距離拉電站點的補充方案，風光互補基站在風力資源豐富的地區可以減少連續陰雨天對系統可靠性的影響。利用綠色能源可以使太陽能上房、風機上搭安裝，減少約15%的土建費用，同時采用綠色能源，可以減少巨量的柴油燃料損耗，新能源的廣泛使用勢必為基站機房節能減排帶來新的契機。

[參考文獻]

[1]深圳中興力維有限公司.通信基站節能減排解決方案[J].信息網絡，2010（4）：59.

[2]張英杰，章兢，劉文強，等.通信行業能耗現狀分析與節能戰略思考[J].電信科學，2011（10）：103-109.

[3]李強.通信基站電耗評估與節能分析[D].大慶：東北石油大學，2016.

[4]陸澤豐.鐵塔公司通信基站專項規劃思路探索[J].信息通信，2017（8）：253-254.

Abstract：The energy saving of communication base station is an important front position for energy saving and emission reduction of communication enterprises. For the energy consumption of the communication base station， it mainly consists of the power consumption of the main equipment and the power consumption of the air conditioner. This article first analyzes the main energy consumption of these communication base stations， and then briefly describes the technical measures for energy saving of the communication base station with the practice.

Key words：communication base station； machine room energy saving； mobile communicationendprint