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5G基站高能耗瓶頸如何破?

作者:齊琛冏 來源:中國能源報 發布時間:2020-04-22 瀏覽:
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中國儲能網訊:受“新基建”利好推動,5G基站建設無疑將迎來加碼之勢,5G規模商用指日可待。但與此同時,5G基站的高能耗也愈發成為不容忽視的棘手難題。為此,相關方在積極推進5G基站系統節能、推動后備電源電池更新換代的同時,也已開始探索拓展風光儲模塊化能源系統的應用。5G基站的用能問題將如何在“新基建”的東風下有效解決?針對這一問題,記者通過采訪調研,邀請業內專家和企業代表展開了專題討論。

4月7日,伴隨用戶馬女士在北京聯通西單營業廳完成5G套餐的辦理,北京市的聯通5G用戶已達到一百萬,這標志著北京成為中國聯通首個5G用戶突破百萬的城市。

隨著5G規模化商用腳步漸行漸近,作為新基建重要領域,5G基站必將掀起更大規模建設熱潮。與此同時,大量5G基站投運導致的能源需求激增,也愈發成為不容忽視的棘手問題。

業內人士向記者介紹,5G基站能耗是同站型4G基站的3—5倍。基站的巨大能耗即意味著運營商的用電成本增加,也會對當地電網造成巨大供電壓力,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?為此記者進行了調研采訪。

高能耗掣肘5G規模商用

工信部近日發文表示,將穩步推進5G網絡建設,重點加快獨立組網的5G網絡建設。與此同時,多省市也已相繼明確了2020年5G基站建設規劃。

“今年以來,隨著中央有關部門多次提到要加強新基建的建設速度,5G建設速度明顯加快。在此背景下,5G基站設備功耗成為擺在運營商面前的一個嚴峻挑戰。如果無法有效解決功耗問題,加上5G商業模式和需求尚不明朗,其落地推進和長遠發展必然會受到影響。”國網能源研究院 研究員高洪達向記者表示。

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

“5G基站的節能成為重中之重。” 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3—5kW。從占比來講,5G基站主設備功耗全年平均約占60%,空調設備約占40%,且空調設備功耗在不同季節差異較大。

功耗增加也意味著電費隨之翻倍。以四川省為例,2019年,該省建成超過1萬個5G基站,今年有望建設超過3.4萬個。

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

公開數據顯示,2018年,國內三大通信運營商的基站共耗電約270億千瓦時,總電費約240億元。電費支出約占運營商網絡維護成本20%。顯然,電耗問題已成運營商5G網絡投資無法繞過的“門檻”。

系統節能需“軟硬結合”

“5G基站的節能是一項系統工程。”李春園曾獲得全國通信行業節能減排先進個人,談起降低基站能耗,他告訴記者,這不只是基站運營方單方面努力所能實現的,相關設備廠商均應共同參與。

他具體介紹,從鐵塔公司角度,為了降低能耗,5G基站選址會考慮非太陽直曬的區域,“從我們經驗來看,較高的熱輻射會導致基站能耗較大,差距甚至可高達20%左右。”

目前,5G基站已經推出諸多節能舉措,包括使用通風功能的智能空調,以及在機柜上涂反輻射涂料、搭建遮陽棚,從而大幅降低外界溫度傳導。

尤其是在通信主設備層面,已經實現根據用戶的行為智能設置梯度功耗, “早期的主設備功耗更高,廠商通過不斷算法改進和硬件優化,目前降低到了4G基站功耗三倍左右的水平。”他說。

而在空調等配套設備方面,相關節能舉措也是設備+控制“軟硬結合”。“除了對老舊的高功耗空調設備進行更換外,更重要的是在軟件層面對空調進行精確控制。”李春園告訴記者,目前,鐵塔公司在全國范圍內已采用空調設備精細監控和管理,根據外界溫度智能控制開關時間和功率,目的就是要實現節約用電。

強化頂層設計綜合施策

“解決5G基站的能耗問題應更多從降低社會總成本、節省社會總資源的角度考慮,這需要進一步加強5G基站建設頂層設計,多種手段配合利用。”高洪達強調。

受訪專家均認為,除在技術層面積極開展現有基站用能系統的節能降耗外,還需要在供電模式、備用電源技術研發,以及分布式能源拓展應用方面做文章。

記者了解到,目前,5G基站由電力轉供模式向直供模式轉變已成一致認可的舉措。3月24日,工信部發布《關于推動5G加快發展的通知》指出,支持基礎電信企業加強與電力企業對接,對具備條件的基站和機房等配套設施加快由轉供電改直供電。截至目前,廣東、河北、福建、海南、青海等多地政府均已出臺相關政策,推出5G基站轉供電改造為直供電、直接用電補貼等措施。

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。轉供電指公用電網未到達區域,由該地區有供電能力的直供用戶同意,向其附近的用戶轉供電力;或因設計建設原因供電企業不能直供到戶,由產業園區、綜合體、小區物業、寫字樓等自用配電設施轉供電。

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

在高洪達看來,5G基站由轉供電改直供電還有助于提高電網供電可靠性,加上用電支出下降,無疑將有助于提升基站建設的積極性。

而在備用電源方面,據介紹,最新的5G基站開關電源已經具備削峰填谷功能,通過把開關電源和電池進行改動,夜間將谷價的電存起來,在高峰期放出,從而進一步降低用電成本。

“備用電池是基站必需品,一是應急用電,二是可以利用峰谷電價差來實現降電費。”高洪達說。

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

“這種模式在白天可利用太陽能電池組方陣和低速風機發電,多余電量通過電池組等儲能手段儲存起來,可對基站能源系統,甚至電網系統進行削峰填谷。經自測,這種模式可使基站綜合成本降低15%以上。”他告訴記者。

關鍵字:5G基站

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