基站智慧用電(5G基站智慧用電云監控節能的技術(shù)解決方案)

　　一，項目背景

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

　　2019 年 6 月 6 日工信部正式宣布向運營(yíng)商發(fā)放 5G 牌照，標志著(zhù)中國正式進(jìn)入 5G 時(shí)代，5G 基站規模建設來(lái)臨，根據中國鐵塔公司 2019 年度業(yè)績(jì)數據顯示，截至 2019 年末，全國共計建成 5G 基站 16.1 萬(wàn)個(gè)。2020~2021年兩年時(shí)間， 全國預計建成5G基站超48萬(wàn)個(gè)，對于 5G 基站建設而言，無(wú)論是設備功率大幅提高的宏基站，還是數量眾多的小微基站，均需要低壓配電系統進(jìn)行供電。在 5G基站主建設期，基站的個(gè)數和配電線(xiàn)路會(huì )大量增加。隨著(zhù)基站個(gè)數的增多，運維團隊對基站的維護難度逐漸增大。當基站供電線(xiàn)路出現問(wèn)題時(shí)候，運維人員需要找到對應的基站，然后依次進(jìn)行排查，才能處理好隱患，這樣的過(guò)程比較費時(shí)費力。并且基站本身的耗電量比較大，光是電費就占了很大的運營(yíng)成本。。5G基站節能已成為5G商用中不得不考慮的一個(gè)棘手問(wèn)題。

　　二，鐵塔5G基站監控設備選型

　　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任公司出資設立的大型國有通信鐵塔基礎設施服務(wù)企業(yè)。公司主要從事通信鐵塔等基站配套設施和高鐵地鐵公網(wǎng)覆蓋、大型室內分布系統的建設、維護和運營(yíng)。

　　鐵塔新建基站項目需滿(mǎn)足其制定標準的智能電表要求。Q/ZTT 1017-2015《基站交流智能電表技術(shù)規范》，Q/ZTT 2205-2017《基站直流電能計量模塊技術(shù)要求》。

　　三，基站現狀

　　1，耗電在運營(yíng)商成本中占比較高

　　在運營(yíng)商的運行成本中， 基站電費支出占網(wǎng)絡(luò )運營(yíng)部分的30%以上，占整個(gè)運營(yíng)支出的10%左右。數據顯示2018年中國移動(dòng)電費支出約220億元。

　　2，5G相比4G功耗更大

　　由于大帶寬、通道數增多、發(fā)射功率等技術(shù)設備的提升，G基站相比4G的功耗有了顯著(zhù)增加，數據顯示，目前運營(yíng)商的 5G基站主設備空載功耗約2.2-2.3kW，滿(mǎn)載功耗約3.7-3.9kW，這相當于4G基站的3-4倍左右。5G節能已成為5G商用中不得不考慮的一個(gè)棘手問(wèn)題，會(huì )對運營(yíng)商的5G運營(yíng)商成本帶來(lái)極大影響。因此，運營(yíng)商在5G招標中均將節能作為基站基本功能，占據較大比重。

　　3，運維檢修效率低

　　現有的基站供電系統無(wú)法滿(mǎn)足用戶(hù)對智能化、信息化、可視化、維護簡(jiǎn)便等的日益增加的需求，對系統中蓄電池的故障隱患等沒(méi)有預先感知和判斷，需要運維人員不斷的到現場(chǎng)進(jìn)行運維服務(wù)，運維效率低?，F網(wǎng)基站停電，動(dòng)力監控系統檢測到告警后，維護人員才知道停電事件的發(fā)生，再進(jìn)行“分析、準備、到場(chǎng)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(wú)法及時(shí)準備人員、油料和油機，引起重要站停電退服發(fā)生。長(cháng)此以往，不利于現網(wǎng)業(yè)務(wù)安全。

　　4，目前基站多采用標準的主動(dòng)式空調設備降溫

　　據統計分析，平均每個(gè)基站空調的電費支出約占整個(gè)基站電費支出的54%左右，空調成為基站機房中的主要耗電設備。

　　四，5G基站用電節能技術(shù)解決方案

　　基站智慧用電云平臺通過(guò)對5G宏站和室分站點(diǎn)加裝交/直流智能監控設備、無(wú)線(xiàn)采集設備以及系統管理平臺，完成夜間無(wú)業(yè)務(wù)時(shí)段的下電操作，減少電能消耗，降低運營(yíng)成本支出，以及提升通信設備供電線(xiàn)路狀態(tài)的實(shí)時(shí)監測保護功能;系統后臺對存儲的供電線(xiàn)路歷史電氣性能數據進(jìn)行梳理、匯總、分析，找出故障原因，給出解決建議對策，減少后續同類(lèi)故障的發(fā)生率，提升供電線(xiàn)路運維管控能力。

　　1.監測機房設備的空調運行情況，包括電壓、電流、功率、能耗、溫濕度等參量;

　　2.用戶(hù)可自定義設置空調的開(kāi)啟和停止，分別是時(shí)間策略和溫度策略;

　　3.根據時(shí)間策略和溫度策略控制空調的開(kāi)啟和停止，實(shí)現基站的節能降耗;

　　4.對基站設備的電流、電壓、溫濕度等參量進(jìn)行監測，如果電流過(guò)大、電壓過(guò)低、溫度過(guò)高等，會(huì )進(jìn)行預警，通過(guò)APP推送、短信、語(yǔ)音電話(huà)、郵件通知責任人;

　　特點(diǎn)一：開(kāi)關(guān)量輸入是均采用開(kāi)關(guān)信號輸入方式，儀表內部配備+12V的工作電源，無(wú)須外部供電。當外部接通或斷開(kāi)時(shí)，經(jīng)過(guò)儀表開(kāi)關(guān)輸入模塊采集其接通或斷開(kāi)信息并通過(guò)儀表本地顯示。開(kāi)關(guān)量輸入不僅能夠采集和顯示本地的開(kāi)關(guān)信息，同時(shí)可以通過(guò)儀表的RS485實(shí)現遠程傳輸功能，即“遙信”功能。開(kāi)關(guān)量輸出為繼電器輸出，可實(shí)現“遙控”和報警輸出?？梢耘c環(huán)境溫濕度，控制空調設備的通斷。

　　特點(diǎn)二：兩套時(shí)段表,一年可以分為4個(gè)時(shí)區,每套時(shí)段表可設12個(gè)日時(shí)段,4個(gè)費率(F1、F2、F3、F4即尖峰平谷) 。分時(shí)計費的基本思想就是把電能作為一種商品，利用經(jīng)濟杠桿，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)濟效益。目前包括貴州、山東、遼寧等在內的多地已相繼出臺政策，對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據中心的用地用水用電保障、建設審批、能耗指標要求等方面，加大政策支持力度。

　　五，總結

　　實(shí)現了無(wú)人化值守監控安全相關(guān)的監測數據，當電氣安全設備檢測到報警故障時(shí)會(huì )自動(dòng)通過(guò)手機短信、語(yǔ)音電話(huà)和APP推送提醒用戶(hù)，后續的處理也能持續跟進(jìn)，促進(jìn)了信息流通、資源共享，提升了工作效率，實(shí)現了透明化管理。

　　節能降損：系統通過(guò)溫度傳感器監測基站的溫度，根據溫度來(lái)遠程操作空調的開(kāi)啟狀態(tài)，使溫度滿(mǎn)足室內通訊設備工作環(huán)境要求，也能避免不必要的電能損耗。

　　針對設備產(chǎn)生的歷史數據進(jìn)行大數據分析，以便及早發(fā)現問(wèn)題、杜絕隱患。能對基站進(jìn)線(xiàn)回路和出線(xiàn)回路進(jìn)行監測對比，實(shí)時(shí)監測線(xiàn)路的使用功率，通過(guò)最小功率功能監測設備是否正常運行，也能通過(guò)最大功率判斷是否有其他設備接入而產(chǎn)生偷電行為。

　　針對設備產(chǎn)生的歷史數據進(jìn)行大數據分析，以便及早發(fā)現問(wèn)題、杜絕隱患。能對基站進(jìn)線(xiàn)回路和出線(xiàn)回路進(jìn)行監測對比，實(shí)時(shí)監測線(xiàn)路的使用功率，通過(guò)最小功率功能監測設備是否正常運行，也能通過(guò)最大功率判斷是否有其他設備接入而產(chǎn)生偷電行為。

　　遠程控制：當設備檢測到報警或故障時(shí)，相關(guān)人員可以通過(guò)平臺進(jìn)行分合閘或者復位消音等操作。系統可以根據分析數據合理分配基站服務(wù)時(shí)間，對基站進(jìn)行定時(shí)開(kāi)啟關(guān)閉，控制便捷，而且起到節能的目的。