能耗管理系統(tǒng)及其關(guān)鍵模型的設(shè)計和實踐

胡松華，李家躍

（1.中國電信安徽公司，安徽 合肥 230031；2.安徽電信規(guī)劃設(shè)計有限責(zé)任公司，安徽 合肥 230031）

0 引 言

數(shù)字化是推進經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的關(guān)鍵要素之一。在技術(shù)層面，數(shù)字化以大數(shù)據(jù)、云計算、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈、人工智能、5G等新興技術(shù)為代表，在實體層面，以云資源池服務(wù)器、5G基站、超大傳輸容量OTN設(shè)備、超寬帶集群路由器設(shè)備為代表。在數(shù)據(jù)處理和傳輸能力急劇增長的同時，設(shè)備功耗和電費成倍增長，企業(yè)的成本壓力劇增。例如，在以服務(wù)器為主的數(shù)據(jù)中心，單機架功耗是傳統(tǒng)通信設(shè)備的2～10倍，5G基站功耗是4G的3～4倍。與此同時，國家提出了“碳達峰、碳中和”的目標(biāo)，強調(diào)綠色、低碳發(fā)展。因此，節(jié)能減排工作受到了全社會的普遍關(guān)注。對運營商而言，一切工作的基礎(chǔ)是依托能耗管理系統(tǒng)，對通信網(wǎng)絡(luò)電費實施數(shù)字化、精確管理，準(zhǔn)確掌握現(xiàn)網(wǎng)各類用電單元的耗電情況，精細化管控各成本中心的電費預(yù)算，科學(xué)制定節(jié)能減排工作目標(biāo)并量化評估成效[1]。

1 設(shè)計與實踐

1.1 系統(tǒng)目標(biāo)

電費管理作為一個管理活動，主要目標(biāo)是兩個：一是“合規(guī)性”管控，即確保電費使用合乎財務(wù)規(guī)范，追溯電費使用源頭，防范“套取電費”等財務(wù)風(fēng)險；二是為節(jié)能減排提供技術(shù)支撐，即精準(zhǔn)定位“低效”的用電單元，以便分類施策[2]。

以管理通信網(wǎng)絡(luò)電費為主要目標(biāo)的能耗管理系統(tǒng)，在功能和模型設(shè)計上，首先要解決的兩個問題：

（1）能耗管理系統(tǒng)的定位。即能耗管理系統(tǒng)如何支撐企業(yè)的電費管理活動，如何與電費報賬等生產(chǎn)流程結(jié)合，以及與企業(yè)的其他支撐系統(tǒng)之間的關(guān)系。

（2）能耗管理系統(tǒng)管理對象模型設(shè)計。在理論上，能耗系統(tǒng)的管控對象越精細越好，能爭取到最小的耗電單元，例如設(shè)備板卡。然而，在實踐中，要綜合考慮管理目標(biāo)和管理成本，選擇容易實施的管理模型[3]。

1.2 系統(tǒng)定位

能耗管理系統(tǒng)的定位，本身是一個發(fā)展的過程。

能耗管理系統(tǒng)最初是財務(wù)系統(tǒng)的補充，報賬人員通過財務(wù)系統(tǒng)完成整個電費報賬流程，包括發(fā)起報賬、審批和支付（或回收），財務(wù)系統(tǒng)記錄了匯總電費（一般情況下，多個單元的用電清單合并開具一張電費發(fā)票）的報賬記錄，保證了匯總電費與票面金額的一致性。而能耗管理系統(tǒng)要將每一筆匯總電費細分到各個具體的用電單元，支持追溯用電源頭。這一階段，電費報賬人員要在能耗系統(tǒng)中手工建立用電單元的基礎(chǔ)信息，填寫各用電單元的電費、電量等數(shù)據(jù)。這種手工管理的方式，既要求兩個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)要保持一致，也要求能耗管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)與現(xiàn)場保持一致，兩個“一致性”均面臨較大挑戰(zhàn)[4]。

現(xiàn)階段，已打通了能耗管理系統(tǒng)與財務(wù)系統(tǒng)之間的接口，報賬人員以能耗管理系統(tǒng)為統(tǒng)一報賬入口，填報各用電單元的電費、電量等關(guān)鍵數(shù)據(jù)，由能耗管理系統(tǒng)自動生成財務(wù)報賬單，通過系統(tǒng)間接口向財務(wù)系統(tǒng)線上推送。這一措施解決了兩個系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)一致性問題，但能耗系統(tǒng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)（主要是電量數(shù)據(jù)）與現(xiàn)場的一致性問題仍待解決。

為此，中國電信安徽公司以電量自動采集為目標(biāo)，優(yōu)化能耗系統(tǒng)管理模型，力爭在一定程度上解決能耗系統(tǒng)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)手工錄入帶來的低效、數(shù)據(jù)失真等問題。圖1呈現(xiàn)的是重構(gòu)后的能耗管理系統(tǒng)及周邊系統(tǒng)的關(guān)系。

如圖1所示，重構(gòu)后的能耗管理系統(tǒng)已成為用電相關(guān)數(shù)據(jù)的自動采集、存儲和分析中心。其中包括了智能電表采集的電量、專業(yè)網(wǎng)管系統(tǒng)采集到的設(shè)備功耗（機樓設(shè)備、基站設(shè)備），也包括從供電局、鐵塔公司等外部單位獲取到的電子用電清單（線上清單），初步具備了進行大數(shù)據(jù)分析的基礎(chǔ)。

圖1 能耗管理系統(tǒng)與周邊系統(tǒng)的關(guān)系

1.3 用電單元模型

在明確系統(tǒng)定位的基礎(chǔ)上，要進一步考慮建立能耗管理系統(tǒng)的管理對象模型，主要是科學(xué)合理劃分用電單元。劃分顆粒度太大，容易遮蓋單個用電單元電量電費異常,即常見的“打包報賬”問題。劃分顆粒度太小，如果又依賴人工填報數(shù)據(jù)，則導(dǎo)致一線人員填報工作量大，且數(shù)據(jù)往往失真，在此基礎(chǔ)上的數(shù)據(jù)分析就是“空中樓閣”[5]。

這個問題背后，主要是兩大難點：

（1）運營商的用電單元大小不一、形式各異、變化頻繁。

電作為動力之源，大到通信機樓、數(shù)據(jù)中心，小到室外機柜、室分設(shè)備，以及辦公場所、營業(yè)門店、職工食堂等，都是一個個獨立的用電單元，點的面廣；各用電單元的計量和計費方式也因受限于當(dāng)?shù)厍闆r而形式多樣，有的在供電局獨立開戶，有的向鐵塔公司統(tǒng)一租賃，有的與物業(yè)、居民個人等單獨協(xié)商，且因站址資源關(guān)系到通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋質(zhì)量，重要程度不一、獲取難易程度不一，用電價格、計量方式、結(jié)算方式均不一。以安徽電信為例，全省有超過4.5萬個形式各異的站點，而一個站點內(nèi)部又有通信設(shè)備、機房空調(diào)、營業(yè)場所、辦公室等各類耗電設(shè)施。與此同時，網(wǎng)絡(luò)演進、市政建設(shè)及拆遷等導(dǎo)致了通信站點和設(shè)備增減頻繁，新老設(shè)備交替，電量、電費、電價頻繁變化。

（2）自動采集能力不足，人工管理的效率低下，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性難以保證。

整體上，現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備尚不具備電量自動監(jiān)測能力。但是，隨著技術(shù)演進，在較大顆粒度上，已初步具備自動獲取數(shù)據(jù)、自動分析的能力。為此，以“可計量、可采集”為目標(biāo)重新劃分能耗系統(tǒng)管理的“用電單元”。也就是說，將能耗管理的基本對象確定為“可計量的用電單元”，大到一棟棟通信機樓、小到一個個樓道交換機，按照可采集電量的范圍進行劃分[6]。

用電單元模型如圖2所示。

如圖2所示，在能耗系統(tǒng)中建立兩級電費管理單元。

圖2 能耗系統(tǒng)的用電單元管理模型

（1）局站：能耗局站是基本的用電管理單元，物理上表現(xiàn)為一個通信機樓、一個鐵塔站址、轉(zhuǎn)供電站址等，通常對應(yīng)一個用電管理責(zé)任人，也是跟外部結(jié)算單位（供電局、鐵塔、物業(yè)等）進行信息交互的基本單元，如圖3所示。

圖3 用電單元與外部的對應(yīng)關(guān)系

（2）電表：按照用電類型、用電性質(zhì)，在局站下一級的設(shè)置3種不同的電表，分別是結(jié)算電表、回收電表、分析電表。

按照上述模型，可以較為清晰地對用電單元進行管理。

（1）對于綜合通信機樓（一個單獨的局站），按照支出、回收分別建立結(jié)算電表和回收電表，通過“供電局戶號”在結(jié)算電表和供電局用電清單之間建立對應(yīng)關(guān)系。回收電表用于外租營業(yè)廳等場景。

此外，可以建立不同維度的分析電表。如通過采集動環(huán)系統(tǒng)的，建立設(shè)備用電分析電表，能耗系統(tǒng)與動環(huán)監(jiān)控系統(tǒng)均使用網(wǎng)絡(luò)資源站點ID。

（2）對于鐵塔站址，通過與鐵塔公司約定的站址編碼，在結(jié)算電表和鐵塔對賬單之間建立對應(yīng)關(guān)系。

（3）對于室分站址，能耗系統(tǒng)和無線網(wǎng)管均使用資源系統(tǒng)的同一套站點編碼，在結(jié)算電表上可以直接對應(yīng)上無線綜合網(wǎng)管系統(tǒng)中按照站址維度管理采集基站設(shè)備的電量（COUNTER值）。

此外，對部分室外機柜、固網(wǎng)轉(zhuǎn)供電等還廣泛應(yīng)用了智能電表（NB-IOT制式），以遠程自動抄表的形式自動采集電量，避免人工抄表的低效和數(shù)據(jù)質(zhì)量問題。

2 成效分析

2019年以來，安徽電信通過重構(gòu)能耗管理系統(tǒng)，初步建立了一套有效的電費管控和支撐手段，有效開展了電費精確管理和壓降工作。兩年來，雖然5G和數(shù)據(jù)中心規(guī)模持續(xù)增大，但是安徽電信的電費占收比（電費/收入）不增反降，電費使用效能持續(xù)提升。

同時，能耗管理系統(tǒng)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)規(guī)范性和準(zhǔn)確性從最初的85.3%提升到99.1%。通過電費的自動稽核派單，有效監(jiān)控了全省4.5萬個各類站點電量電費關(guān)鍵指標(biāo)，累計派發(fā)1.1萬張核查工單。在能耗管理系統(tǒng)的支撐下，通過針對性開展電費現(xiàn)場稽核、轉(zhuǎn)供電改直供電、轉(zhuǎn)供電獲取專票、電費回收、老舊/高耗能設(shè)施改造等手段，累計為企業(yè)節(jié)約電費9 700萬元。

3 結(jié) 論

通過優(yōu)化能耗系統(tǒng)的關(guān)鍵模型，重構(gòu)能耗系統(tǒng)，在取得明顯的經(jīng)濟效益的同時，進一步降低了企業(yè)成本使用風(fēng)險。

能耗管理系統(tǒng)及其關(guān)鍵模型，隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)演進而不斷發(fā)展。近年來，DC艙（微模塊）獲得越來越多的應(yīng)用，將可計量的單元下沉到機架級，因此，能耗管理系統(tǒng)的管控單元模型也會隨之豐富，而現(xiàn)有能耗系統(tǒng)整體架構(gòu)具備足夠的可擴展性，不需要改造。