移動通信基站能耗分析與綜合節能解決方案

孟春民，付亦非，梁宏杰

（河南省濮陽市聯通公司，河南 濮陽 457000）

0 引 言

移動通信目前處于我國通信行業的首要位置，隨著網絡需求量的逐漸增加，移動通信基站的建設規模也不斷擴大，其中能量損耗問題也越來越明顯。目前，移動通信基站的主要組成部分包括無線設備、傳輸設備及空調設備等，空調系統是整個系統中的主要耗電部分，本文將重點對移動通信基站的能耗量和節能方案進行研究。

1 移動通信基站能耗分析

1.1 基站無線設備能耗分析

基站無線設備是移動通信基站中的主要組成部分，具有數量多、載頻資源利用率低等問題。這一現象出現的主要原因包括設備功率損耗量過多，業務信息載頻負荷量大等。在移動通信基站中，無線設備的射頻能耗量在65%左右，功放部分占射頻能耗量的80%，但是效率卻在10%以下。由此可知，該部分在實際運行中，工作效率遠遠低于其能源損耗量[3]。

1.2 基站空調系統能耗分析

移動通信基站空調系統中的能源損耗量主要包括空調的制冷系統以及空氣流通系統，目前空調系統的能耗量占整個移動通信基站能耗量的45%左右，制冷系統占比為33%，空氣流通系統占比為13%。移動通信基站在實際運行的過程中，需要將溫度控制在相應的范圍內，而空調系統中的壓縮機頻繁運動，則會加快壓縮機自然老化速度，降低壓縮機使用效率的同時，提高了壓縮機的能源損耗量[1]。

1.3 基站供電系統能耗分析

供電系統能耗量占整個移動通信基站能耗量的5%左右，由于供電系統與基站中的所有用電設備相互連接，因此其自身的能耗量會直接影響整個基站中用電設備的能耗量。目前供電系統主要由交流引入、開關電源以及蓄電池構成，其中開關電源以及蓄電池組的運行時間較長，電網出現嚴重的污染情況，導致電網出現波形失真現象，進而增加了供電系統在實際運行中的能耗量，同時降低電網的運行效率。此外，供電系統中的開關電源使用閉合配置，蓄電池的充電時間較短。這種情況化導致其處于低負載率狀態下運行，能源的轉換效率低，能源的浪費情況較為嚴重[2]。

2 移動通信基站綜合節能方案

2.1 基站設備節能方案

針對移動通信基站中的設備，在節能過程中可以從如下三方面入手。第一，對移動通信基站中的無線網絡進行規劃，盡量減少基站的數量，選擇的設備需要具有容量大、設備能耗量低的特點，降低擴容成本。第二，將功放技術的應用價值充分發揮出來，提高整個移動通信基站中的功放效率。第三，使用分布式的建設方法，減少設備中的饋線損耗情況。

目前，在移動通信基站設備系統中，應用的節能技術主要包括如下兩種。第一，高效功放技術，其中包括Doherty技術、包絡跟蹤技術以及包絡消除技術等。在實際設備節能工作中應用范圍最廣的技術為Doherty技術，該技術在實際應用的過程中具有負載牽引力，保證均值放大器和峰值放大器在飽和狀態下，提升整個移動通信基站的功放效率。而將該技術與數字預失真技術相互結合，與傳統功放技術相比，能夠提升功放效率27%以上，生產難度較低，所占體積較小，可靠性高，使用成本低，因此該技術具有較高的應用價值[4]。

第二，分布式基站技術。該技術主要將基站分為兩部分，分別為基帶和射頻。這種方式能夠降低射頻產生的饋線損耗量。此外，該技術對使用環境的要求不高，不需要空調控制溫度，也不需要建設機房，因此應用成本也較低。在基站近端，可以將電源、傳輸系統以及監控系統安裝在一個機房內，保證移動通信基站中集中供電質量。這種方式能夠實現整個基站的集中供電，降低維護管理難度，適合大范圍應用[5]。

2.2 基站空調系統節能方案

移動通信基站空調系統中的耗能量主要由制冷系統以及送風系統決定，這也是節能方案的主要部分。例如，采用地板下送風、上回風的氣流模式，利用變頻優化以及空調添加劑等技術，降低移動通信基站空調系統的能耗量。本文將重點對移動通信基站會中應用的節能技術展開研究。第一，變頻改造技術。該技術的實際應用范圍較廣，通過調節變頻器壓縮機的方式，降低開啟頻率，保證溫度正常調節的同時，降低電機運行時產生的能耗量。第二，空調添加劑技術。該技術主要通過使用添加劑的方式，讓添加劑與油膜相互反應，減少油膜的數量，甚至能夠完全去除油膜，進而提升空調制冷系統的工作效率和整體運行穩定性。第三，新風節能技術。該技術的使用原理是將室外的空氣作為冷源，利用空氣質量交換和能量交換的方式，將移動通信基站中的熱量轉移到外界環境中，進而降低室內環境中的溫度，緩解空調系統的運行壓力[6]。

其中自然通風系統可以利用室外的空氣，并將其運輸到機房內部。如果室外空氣的溫度較低，則可以直接進行空氣運輸，降低室內機房的溫度。如果室外的溫度較高，不能與室內空氣進行有效的熱量交換，則可以將空調作為輔助，共同控制室內溫度。這種方式可以減少空調系統的運行時間，降低其在實際運行中的能耗量。

熱交換新風系統主要使用隔絕換熱的方式，利用室外的空氣作為降溫源頭，帶走室內空氣中的熱量。但是在此過程中，室內空氣并沒有發生變化，只是空氣中的熱量被帶走，即外界的空氣并不能進入到機房內部。室內空氣在完成冷卻后，再次循環到機房內。這兩種方式由于其運行方式以及運行原理的不同，適用環境也不同，自然通風系統適合應用在內外界溫差較大以及空氣質量較好的環境中，而熱交換新風系統適合應用在溫差較大的環境中[7]。

2.3 基站供電系統節能方案

移動通信基站中的供電系統主要負責給基站中的所有用電設備供電，為了降低其存在的能量損耗，可以將電源智能休眠技術應用其中，保證整流模式處于最佳狀態，減少其存在的帶載損耗以及空載損耗，從根本上實現供電系統的節能環保。此外，還可以將太陽能和風能等能源應用其中，替代原有的能源。這種方式能夠拓展移動通信基站的建設范圍，使其能夠在我國偏遠地區建設。

目前，移動通信基站供電系統中應用的節能技術為開關電源休眠技術，根據供電系統中電流的負荷情況，對整流模塊的工作進行有效調整，同時采用軟開關技術，實現工作整流模塊數量的自動調整。例如，整個供電系統的負荷量較小，則該部分模塊能夠處于休眠狀態，保證其他模塊的運行狀態，降低系統中出現的空載損耗情況，進而實現供電系統的有效節能[8]。

在移動通信基站節能方案應用的過程中，需要保證方案設計的安全性，將機房溫度控制在10～35 ℃，空氣質量保持在B級以上。節能技術的應用需要保證多樣性和可行性，根據基站建設的實際情況，選擇相應的節能技術，進而將節能技術的應用價值充分發揮出來。此外，經濟性也是節能措施制定的主要影響因素之一，充分考慮網絡發展能力以及經濟情況，確定方案實施的投資回報，避免出現回報收益小于投資的情況。針對使用的技術展開評價，確定其在實際應用中的有效性，保證最終節能措施在移動通信基站中的應用效果[9]。

3 結 論

通過分析可知，要想保證移動通信基站的運行效率，降低能耗量，就需要先確定移動通信基站中存在的能量損耗，在此基礎上制定相應的節能方案，這種方式能夠保證整個移動通信基站運行的高效性和穩定性。本文從移動通信基站能耗情況以及節能方案制定兩方面進行研究，全面深入地了解移動通信基站的運行情況，進而促進我國移動通信基站的良好發展。