5G基站高能耗瓶頸如何破

　　編者按

　　受“新基建”利好推動(dòng)，5G基站建設(shè)無(wú)疑將迎來(lái)加碼之勢(shì)，5G規(guī)模商用指日可待。但與此同時(shí)，5G基站的高能耗也愈發(fā)成為不容忽視的棘手難題。為此，相關(guān)方在積極推進(jìn)5G基站系統(tǒng)節(jié)能、推動(dòng)后備電源電池更新?lián)Q代的同時(shí)，也已開始探索拓展風(fēng)光儲(chǔ)模塊化能源系統(tǒng)的應(yīng)用。5G基站的用能問題將如何在“新基建”的東風(fēng)下有效解決？針對(duì)這一問題，記者通過采訪調(diào)研，邀請(qǐng)業(yè)內(nèi)專家和企業(yè)代表展開了專題討論。

　　4月7日，伴隨用戶馬女士在北京聯(lián)通西單營(yíng)業(yè)廳完成5G套餐的辦理，北京市的聯(lián)通5G用戶已達(dá)到一百萬(wàn)，這標(biāo)志著北京成為中國(guó)聯(lián)通首個(gè)5G用戶突破百萬(wàn)的城市。

　　隨著5G規(guī)模化商用腳步漸行漸近，作為新基建重要領(lǐng)域，5G基站必將掀起更大規(guī)模建設(shè)熱潮。與此同時(shí)，大量5G基站投運(yùn)導(dǎo)致的能源需求激增，也愈發(fā)成為不容忽視的棘手問題。

　　業(yè)內(nèi)人士向記者介紹，5G基站能耗是同站型4G基站的3—5倍?；镜木薮竽芎募匆馕吨\(yùn)營(yíng)商的用電成本增加，也會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)造成巨大供電壓力，從而影響基站用電可靠性，因而被視為5G規(guī)模商用的“攔路虎”。那么5G基站的高能耗瓶頸該如何破？為此記者進(jìn)行了調(diào)研采訪。

　　高能耗掣肘5G規(guī)模商用

　　工信部近日發(fā)文表示，將穩(wěn)步推進(jìn)5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，重點(diǎn)加快獨(dú)立組網(wǎng)的5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。與此同時(shí)，多省市也已相繼明確了2020年5G基站建設(shè)規(guī)劃。

　　“今年以來(lái)，隨著中央有關(guān)部門多次提到要加強(qiáng)新基建的建設(shè)速度，5G建設(shè)速度明顯加快。在此背景下，5G基站設(shè)備功耗成為擺在運(yùn)營(yíng)商面前的一個(gè)嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。如果無(wú)法有效解決功耗問題，加上5G商業(yè)模式和需求尚不明朗，其落地推進(jìn)和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展必然會(huì)受到影響。”國(guó)網(wǎng)能源研究院 研究員高洪達(dá)向記者表示。

　　鐵塔能源有限公司四川省分公司副總經(jīng)理李春園亦向記者介紹，近幾年基站呈現(xiàn)由宏站向機(jī)柜一體化機(jī)柜基站建設(shè)的趨勢(shì)，一體化機(jī)柜的占比逐年攀升，這使得對(duì)功耗控制的要求變得更高。

　　“5G基站的節(jié)能成為重中之重。” 李春園直言，5G基站的能耗是同站型4G基站的3—5倍。例如一座4G基站功耗大約1kW，同型的5G基站功耗則高達(dá)3—5kW。從占比來(lái)講，5G基站主設(shè)備功耗全年平均約占60%，空調(diào)設(shè)備約占40%，且空調(diào)設(shè)備功耗在不同季節(jié)差異較大。

　　功耗增加也意味著電費(fèi)隨之翻倍。以四川省為例，2019年，該省建成超過1萬(wàn)個(gè)5G基站，今年有望建設(shè)超過3.4萬(wàn)個(gè)。

　　“四川全省基站電費(fèi)每年大約10億元，如果實(shí)現(xiàn)5G全覆蓋，電費(fèi)可能要上升兩三倍，到達(dá)30億元左右的量級(jí)。”李春園給記者初步算了一筆賬。

　　公開數(shù)據(jù)顯示，2018年，國(guó)內(nèi)三大通信運(yùn)營(yíng)商的基站共耗電約270億千瓦時(shí)，總電費(fèi)約240億元。電費(fèi)支出約占運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)維護(hù)成本20%。顯然，電耗問題已成運(yùn)營(yíng)商5G網(wǎng)絡(luò)投資無(wú)法繞過的“門檻”。

　　系統(tǒng)節(jié)能需“軟硬結(jié)合”

　　“5G基站的節(jié)能是一項(xiàng)系統(tǒng)工程。”李春園曾獲得全國(guó)通信行業(yè)節(jié)能減排先進(jìn)個(gè)人，談起降低基站能耗，他告訴記者，這不只是基站運(yùn)營(yíng)方單方面努力所能實(shí)現(xiàn)的，相關(guān)設(shè)備廠商均應(yīng)共同參與。

　　他具體介紹，從鐵塔公司角度，為了降低能耗，5G基站選址會(huì)考慮非太陽(yáng)直曬的區(qū)域，“從我們經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，較高的熱輻射會(huì)導(dǎo)致基站能耗較大，差距甚至可高達(dá)20%左右。”

　　目前，5G基站已經(jīng)推出諸多節(jié)能舉措，包括使用通風(fēng)功能的智能空調(diào)，以及在機(jī)柜上涂反輻射涂料、搭建遮陽(yáng)棚，從而大幅降低外界溫度傳導(dǎo)。

　　尤其是在通信主設(shè)備層面，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)根據(jù)用戶的行為智能設(shè)置梯度功耗， “早期的主設(shè)備功耗更高，廠商通過不斷算法改進(jìn)和硬件優(yōu)化，目前降低到了4G基站功耗三倍左右的水平。”他說。

　　而在空調(diào)等配套設(shè)備方面，相關(guān)節(jié)能舉措也是設(shè)備+控制“軟硬結(jié)合”。“除了對(duì)老舊的高功耗空調(diào)設(shè)備進(jìn)行更換外，更重要的是在軟件層面對(duì)空調(diào)進(jìn)行精確控制。”李春園告訴記者，目前，鐵塔公司在全國(guó)范圍內(nèi)已采用空調(diào)設(shè)備精細(xì)監(jiān)控和管理，根據(jù)外界溫度智能控制開關(guān)時(shí)間和功率，目的就是要實(shí)現(xiàn)節(jié)約用電。

　　強(qiáng)化頂層設(shè)計(jì)綜合施策

　　“解決5G基站的能耗問題應(yīng)更多從降低社會(huì)總成本、節(jié)省社會(huì)總資源的角度考慮，這需要進(jìn)一步加強(qiáng)5G基站建設(shè)頂層設(shè)計(jì)，多種手段配合利用。”高洪達(dá)強(qiáng)調(diào)。

　　受訪專家均認(rèn)為，除在技術(shù)層面積極開展現(xiàn)有基站用能系統(tǒng)的節(jié)能降耗外，還需要在供電模式、備用電源技術(shù)研發(fā)，以及分布式能源拓展應(yīng)用方面做文章。

　　記者了解到，目前，5G基站由電力轉(zhuǎn)供模式向直供模式轉(zhuǎn)變已成一致認(rèn)可的舉措。3月24日，工信部發(fā)布《關(guān)于推動(dòng)5G加快發(fā)展的通知》指出，支持基礎(chǔ)電信企業(yè)加強(qiáng)與電力企業(yè)對(duì)接，對(duì)具備條件的基站和機(jī)房等配套設(shè)施加快由轉(zhuǎn)供電改直供電。截至目前，廣東、河北、福建、海南、青海等多地政府均已出臺(tái)相關(guān)政策，推出5G基站轉(zhuǎn)供電改造為直供電、直接用電補(bǔ)貼等措施。

　　所謂直供電，是指除自供電以外，直接由供電部門提供電力電能。轉(zhuǎn)供電指公用電網(wǎng)未到達(dá)區(qū)域，由該地區(qū)有供電能力的直供用戶同意，向其附近的用戶轉(zhuǎn)供電力；或因設(shè)計(jì)建設(shè)原因供電企業(yè)不能直供到戶，由產(chǎn)業(yè)園區(qū)、綜合體、小區(qū)物業(yè)、寫字樓等自用配電設(shè)施轉(zhuǎn)供電。

　　“在沒有補(bǔ)貼的情況下，直供電價(jià)比轉(zhuǎn)供電大約低20%左右。目前四川省的基站有約70%已轉(zhuǎn)為直供電，這已是大勢(shì)所趨。”李春園告訴記者。

　　在高洪達(dá)看來(lái)，5G基站由轉(zhuǎn)供電改直供電還有助于提高電網(wǎng)供電可靠性，加上用電支出下降，無(wú)疑將有助于提升基站建設(shè)的積極性。

　　而在備用電源方面，據(jù)介紹，最新的5G基站開關(guān)電源已經(jīng)具備削峰填谷功能，通過把開關(guān)電源和電池進(jìn)行改動(dòng)，夜間將谷價(jià)的電存起來(lái)，在高峰期放出，從而進(jìn)一步降低用電成本。

　　“備用電池是基站必需品，一是應(yīng)急用電，二是可以利用峰谷電價(jià)差來(lái)實(shí)現(xiàn)降電費(fèi)。”高洪達(dá)說。

　　在分布式能源應(yīng)用方面，江蘇宇能精科光電新能源集團(tuán)有限公司總經(jīng)理王金良亦提出，風(fēng)、光、儲(chǔ)為一體的模塊化能源系統(tǒng)亦有望作為5G基站用能解決方案之一。

　　“這種模式在白天可利用太陽(yáng)能電池組方陣和低速風(fēng)機(jī)發(fā)電，多余電量通過電池組等儲(chǔ)能手段儲(chǔ)存起來(lái)，可對(duì)基站能源系統(tǒng)，甚至電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行削峰填谷。經(jīng)自測(cè)，這種模式可使基站綜合成本降低15%以上。”他告訴記者。（■本報(bào)實(shí)習(xí)記者 齊琛冏）