基站节能技术研究.doc
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1、基站节能技术研究目录1 基站节能技术研究11.1 基站主设备节能11.1.1载频智能关断技术11.2.2广覆盖技术21.1.3开关电源智能休眠技术21.1.4分布式和室外基站技术31.1.5双密度多密度载频技术31.2空调节能41.2.1提高环境温度41.2.2智能通风51.2.2智能换热61.2.4节能空调采购71.2.5空调添加剂81.2.6空调启停温度优化91.2.7地下水空调91.3建筑节能101.3.1保温层设置节能101.3.2隔热节能111.3.3基站平改坡111.3.4坡顶机房加隔热层121.4其他节能环保131.4.1设计节能131.4.2运维节能131.4.3蓄电池再利用1
2、31.4.4蓄电池回收141.4.5美化天线和景观塔151.5基站节能技术评估总结152 基站节能试点方案设计162.1 研究目的162.2 研究方案162.2.1智能通风162.2.2空调节电器212.2.3隔热节能252.2.4不同基站能耗比较283 节能试点效果分析评估333.1空调节电器333.1.1节能效果评估333.2.2结论和建议333.2隔热节能333.2.1节能效果评估333.2.2经济效益评估343.2.3技术适用性评估343.2.4结论和建议353.3不同基站能耗对比353.3.1能耗评估353.3.2结论和建议363.4智能通风363.4.1节能效果评估363.4.2结
3、论和建议374 结论和建议374.1节能技术推进建议374.2节能设计和运营建议384.3其他建议38基站节能技术研究1 基站节能技术研究近年来,随着环境问题日益严峻,节能减排逐渐上升为一项国策,从中央到地方纷纷大力推动节能环保。作为国民经济基础产业的电信业每年耗电量也达百亿度以上,降低电能消耗成为电信运营业关注的重点。集团公司也前瞻性的提出了中国移动“绿色行动计划”,大力推动移动公司的节能环保各项工作的开展。在移动运营商中,基站主设备约占基站能耗的43%,通过主设备节能,还可以带动空调、电源等配套设备的能耗降低,因此,降低主设备能耗将是基站节能的关键。除了主设备外,空调能耗约占基站能耗的46
4、%,因此,降低空调能耗是基站节能的次重点。另外,电源系统能耗约8%,其他能耗占3%。目前,移动基站节能技术主要包括三个方面,一是基站主设备节能,二是空调节能,三是通过建筑节能间接节约空调能耗。除了上述几个方面外,基站节能环保领域还涉及到设计节能、蓄电池回收、蓄电池再利用、基站美化等其他节能环保方面。本研究将从上述三个方面对现有技术进行总结分析,并选取合适的技术在南平进行试点,切实推动节能环保工作的逐步展开。1.1 基站主设备节能目前,基站主设备节能技术主要包括以下几种主要技术:载频智能关断技术、广覆盖技术、开关电源智能休眠技术、分布式和室外基站技术、双密度及多密度载频技术、自动关闭/休眠180
5、0系统技术。通过上述技术的应用,可以较大幅度的降低主设备的功耗,同时还可以带动配套空调等设备的能耗的降低。1.1.1载频智能关断技术1、技术介绍载频智能关断技术可以根据实际话务量灵活智能的对载频进行关断,从而降低主设备功耗,达到节能的效果,具体分为软件控制和硬件控制两大部分:软件控制基于负荷的PA或TRX关断技术n 需要BSC软件参与n 必须基于智能话务分配技术n 主要针对现网设备硬件控制的基于时隙的PA关断技术n 完全由BTS硬件实现n 可基于时隙占用情况随时省电2、适用性分析除摩托罗拉公司外,我国现有的国内外主要无线设备厂家均能提供该项技术,该技术需要对现网进行升级,例如,爱立信公司目前只
6、有2202和2206设备可以升级,对OSS和BSC进行升级后,即可具备该项功能。该技术理论上对话务量变化较大的基站最有效果,因此,通常该技术应用首选话务量变化较大的载频较多的城市基站。3、效益分析本项技术能较大程度上降低设备功耗,从而达到节能的效果,根据广西移动在城市基站的测试结果,爱立信载频智能关断的节能效果为10%20%,平均节能率达到了16%左右。采用了载频智能关断技术,还能更大程度上延长设备的使用寿命。如果每个基站年耗电量按平均2.26万度计算(1月份福建移动单载频耗电246度,平均载频按8个计算),采用该技术每年可节约23624723度电。按照每度电0.9元计算,每年可节约约2125
7、4251元。4、经济评价该技术单位载频投资约300元,基站载频按照8个计算,单基站投资在2400元,年均节约电费约3188元,财务静态投资回收期约为0.75年。5、总结该技术基本成熟,节能效益好,投资回收期短,建议逐步在载频较多的城市基站推广应用。1.1.2广覆盖技术1、技术介绍通过加大基站的发射功率、添加塔放等手段,可以扩展基站的覆盖范围,从而降低减少站点数量。2、适用性分析该技术适用于平原地区或具备相应地形地貌的地区、海域,操作简单,易于实施,使用年限一般取决于设备的使用寿命。3、效益分析本项技术能扩大基站的覆盖范围,从而减少新增站点数量,达到节成本、节地、节能的效果。4、总结该技术通过增
8、强覆盖,可以减少30%的基站数量,达到减少建设成本,节约能耗的目的,建议在新建站中使用。1.1.3开关电源智能休眠技术1、技术介绍开关电源智能休眠技术是通过根据实际负载,控制模块运行,在负载较低时,使部分多余模块处于休眠状态,降低模块能耗的同时,使开关电源系统处于最佳效率状态,提高了转换效率,降低转换中损失的能耗。另外,休眠模块轮巡工作,提高了模块的使用寿命,确保系统更加安全稳定。2、适用性分析该技术要求开关电源本身支持该技术(2008年后集采的设备都具备此功能),对于之前采购的电源模块,部分厂家的原有设备通过升级也可以具备该技术。开关电源模块较多,而实际负载率越低的基站使用该技术的节能效果最
9、好。从其他省市试点情况看,对于开关模块过多的基站,在保证负荷的情况下,可以先人工拆除部分模块,然后再对剩余模块实施智能休眠功能。3、效益分析该技术能降低电源设备能耗,实验研究,其效率点可提升8-10%。基站中,电源耗电约占8%左右,通过该技术可以使电源系统节能约20%,整个基站可以节能1.6%。如果每个基站年耗电量按平均2.26万度计算(1月份福建移动单载频耗电246度,平均载频按8个计算),采用该技术每年可节约378度电。按照每度电0.9元计算,每年可节约约340元。4、经济评价由于设备商不同,平均一个基站的改造费用约300元2500元,单基站每年节约约340元,静态投资回收期约为0.97年
10、。5、总结该技术相对成熟,且投资回收期短,建议在开关模块过多而实际负荷较小的基站中优先推广。1.1.4分布式和室外基站技术1、技术介绍“集中供电、拉远覆盖(RPU-RRU)”系统是利用现网机房内的原有电源系统,通过“综合传输线路”(电力与传输共杆路)将电源送至分布式基站的射频部分。RRU-RPU系统具有减配套、省土地、降能耗、易安装、便维护等优点。2、适用性分析适用于边际站、隧道覆盖宏站、室内分布系统等,使用年限一般取决于设备的使用寿命。3、效益分析对比传统基站建设模式,节省建设投资61%、降低能耗47%、减少土地占用86%。4、经济评价该技术可以降低基站投资,单基站投资约为传统基站投资的40
11、%。5、总结该技术利用“资源集中、拉远覆盖”,进行分布式基站建设,可以达到节能、节地、节材、节成本等目的,建议在新建站中使用。1.1.5双密度多密度载频技术1、技术介绍双密度多密度载频技术是通过对主设备硬件上的技术更新,从而在逻辑上扩展了载频的容量,达到吸收更多话务量的目的,目前在我国的所有厂家均支持双密度载频技术,而多密度载频到目前为止,只有华为公司具有此项技术,且其产品只应用于国外。2、适用性分析适用于所有站点,使用年限受限于设备自身使用年限。3、效益分析该技术能较大程度上减少基站对机房空间的要求,从而达到节地的目的,此外,新的技术也能在一定程度上降低设备功耗,从而达到节能、节成本的目的。
12、根据厂家提供数据,双密度载频较普通载频能耗降低47%。基站中主设备能耗约占43%左右,通过采用双密度载频,单基站可节能达20%。如果每个基站年耗电量按平均2.26万度计算(1月份福建移动单载频耗电246度,平均载频按8个计算),采用该技术每年可节约4773度电。按照每度电0.9元计算,每年可节约约4296元。4、经济评价双密度载频的价格低于单密度载频,因此,采用该项技术既可以节约成本,还可以节约能耗。5、总结该技术通过在每块板卡上集成多个载频,较传统载频能耗下降60%,建议在新增载频上使用。1.1.6自动关闭/休眠1800系统1、技术介绍在设置双频网基站的闲时,关闭或休眠1800系统,降低能耗
13、。2、适用性分析适用于双频网基站,使用年限受限于设备自身使用年限。3、效益分析该技术最好能与开关电源智能休眠技术共同使用,否则电源效率的下降将使节能效果不明显。4、经济评价采用该项技术可以节约能耗。5、总结该技术通过网管中心软件设置,自动关闭/休眠1800系统,降低设备能耗,建议与开关电源智能休眠技术共同在双频网上使用。1.2空调节能空调节能领域主要包括以下七种技术:提高环境温度、智能通风、智能换热、节能空调、空调添加剂、空调启停温度优化、地下水空调。夏季,空调能耗占基站能耗约50左右,在过渡季空调能耗占比也超过30%,因此,对于现网来说,降低空调能耗对于基站节能非常关键。1.2.1提高环境温
14、度1、技术介绍提高环境温度为在满足运维环境要求的情况下,将空调温度设置提高到28度,以达到减少空调使用时长,从而节约空调能耗的目的。目前,基站空调的温度设置一般在2224度之间,提升空间较大。根据厂家技术资料,基站内大部分设备都能在28度的环境下正常工作。根据北京移动的试点情况看,将基站空调温度提升到30度后,基站设备运行稳定正常。2、适用性分析直接提升空调温度适用于目前所有空调温度较低的基站。该方法操作简单,便于实施。目前,提升基站空调温度的一个潜在隐患在于影响蓄电池的工作状态和寿命,根据厂家资料显示,蓄电池的寿命在25度的条件下为十年,然而温度高于25度之后,蓄电池的性能将会受到一定影响,
15、寿命也会缩短。因此,为了稳定蓄电池温度,可以对蓄电池加专门的蓄电池柜保证蓄电池在相对较低的温度下工作。该蓄电池柜的额定功率在300瓦左右,能耗较低,而且保温性能好,能够将蓄电池的温度保持在25度以下,保证蓄电池的稳定工作。目前,基站蓄电池的实际使用寿命一般为5年左右,温度升高对蓄电池的负面影响程度还有待进一步研究。3、效益分析根据相关研究发现,将空调温度从24度提高到28度,基站的节能率为3%8%。如果每个基站年耗电量按平均2.26万度计算(1月份福建移动单载频耗电246度,平均载频按8个计算),采用该技术每年可节约7081889度电。按照每度电0.9元计算,每年可节约约6381700元。若将
16、空调温度从24度提高到35度,基站的节能率将达到15%左右,每年可节电约3542度电,每年可节约约3188元。4、经济评价如果直接提升空调温度,则不需要投资。如果对蓄电池加温度控制柜,单基站的投资约为8000元,如果空调温度提升到28度,年均节约电费约1169元,财务静态投资回收期约为6.8年。如果将空调温度提升到35度,年均节约电费约3188元,财务静态投资回收期约为2.5年。另外,考虑蓄电池寿命缩短的情况。单个基站蓄电池投资按3万计算,蓄电池正常寿命为5年,则,每年蓄电池折旧为6000元。如果温度提高到28度左右,蓄电池寿命会缩短到4年的话,每年蓄电池折旧为7500元。那么增加蓄电池柜,每
17、年可以减少折旧1500元,加上节约的电费1169元,每年可以节约2669元,静态投资回收期约3年。5、总结该技术目前已经相对成熟,建议现有的基站空调温度设置应不低于25度。同时,召集蓄电池厂家,对空调温度设置30度时蓄电池的寿命和效能影响进行试点研究。1.2.2智能通风1、技术介绍智能通风是一种向基站提供空气循环和过滤的通风机组,根据基站室内外温湿度的监测和逻辑判断去控制通风机组,通过将基站外部冷空气引入、把基站内部热气直接派出,从而实现基站自然降温目的。该设备可独立使用或者与基站空调联合组成制冷系统。智能通风系统通过引入外部新风冷却室内设备,从而达到降低空调运行时间,降低空调能耗的目的。2、
18、适用性分析该技术适用条件有三,其一,要求外部空气洁净度高,其二,需要对机房墙体进行改造,其三,要求外部空气湿度满足机房运维标准。机房周围有严重污染的地方不适合选用,如化工厂、水泥厂、煤矿等;沙尘频发地区如果选用该设备,应在沙尘频发期间关闭该设备,也可以通过动环监控系统,沙尘来临时远程关闭;所处地区如有梅雨季节或空气湿度较大,如海边等,当选用智能通风设备时,应能根据室内外温湿度设定条件自动启停设备。该技术的实施难度,作为专用的节能技术,技术成熟度较高,只要是符合条件的基站都可以在一两天左右时间完成设备安装。可使用年限较长,提供该技术的主流厂家的保修年限为一年,可使用年限大于5年。在温和地区,如贵
19、阳,全年可使用时间约5800小时,在寒冷地区,如北京,全年可使用时间约5300小时,在夏热冬冷地区,如杭州,全年可使用时间约5000小时,在严寒地区,如哈尔滨,全年可使用时间约4300小时,在夏热冬暖地区,如广州,全年可使用时间约3000小时。3、效益分析基站智能通风系统主要效益为节约空调能耗,南平气候条件同浙江类似,根据浙江移动测试结果,采用该技术普通基站的节能率在10%左右。如果每个基站年耗电量按平均2.26万度计算(1月份福建移动单载频耗电246度,平均载频按8个计算),采用该技术每年可节约约2362度电。按照每度电0.9元计算,每年可节约约2125元。4、经济评价该技术单位基站的投资约
20、为7000元,年均节约电费约2125元,财务静态回收期约为3.3年。5、总结该技术相对成熟,财务静态回收期短,建议在山区以及农村基站逐步推广使用,而靠海地区的基站由于空气盐分大,可进行研究试点,论证该技术对室内环境的影响和运维成本。1.2.2智能换热1、技术介绍智能换热是利用室内外温差,通过热交换系统,使室内外两侧气体进行热交换,降低室内温度。室外冷空气在室外侧风机的作用下从进风口进入本装置本体,然后通过换热芯体进行换热,从室外侧排风口排出;从室内侧角度看,室内热空气在室内侧风机作用下由进风管进入装置本体,然后通过换热芯体进行换热,再由室内侧出风管回到室内。该装置可以独立使用或者与空调联合组成
21、温控系统。该装置同智能通风的区别在于不影响室内的空气洁净度。2、适用性分析该技术适用条件为室内外温差较大,一般情况该设备的开启条件为室内外温差达到10度以上。除了对室内外温差有要求之外,还应尽量选择外部空气洁净度高、低污染的、少沙尘的地方。从实施难度上看,作为专用的节能技术,技术成熟度较高,只要是符合条件的基站都可以在一两天左右时间完成设备安装。可使用年限较长,提供该技术的主流厂家的保修年限为一年,平均无故障运行时间大于5.7年,整机平均无故障运行时间大于2.2年。在温和地区,如贵阳,全年可使用时间约5000小时,在寒冷地区,如北京,全年可使用时间约4800小时,在夏热冬冷地区,如杭州,全年可
22、使用时间约4300小时,在严寒地区,如哈尔滨,全年可使用时间约3800小时,在夏热冬暖地区,如广州,全年可使用时间约2400小时.3、效益分析基站智能换热系统主要效益为节约空调能耗,同智能通风相比,智能换热系统对室外冷空气的利用率要低50%,全年可使用年限是智能通风的86%,因此,采用该技术普通基站的节能率在4.3%左右。如果每个基站年耗电量按平均2.26万度计算(1月份福建移动单载频耗电246度,平均载频按8个计算),采用该技术每年可节约约1015度电。4、经济评价该技术单位基站的投资约为7000元,年均节约电费约914元,财务静态回收期约为7.7年。5、总结该技术相对成熟,财务静态回收期相
23、对较长,建议在靠海地区的基站进行研究试点,论证该技术的节能效果和影响。1.2.4节能空调采购1、技术介绍目前,市面上新推出的节能空调,包括变频空调以及数码蜗旋空调都可以通过根据外界环境需要调整压缩机工作状态来达到降低压缩机工作负荷,从而达到空调节能的目的。变频是指的空调主机的P板上的变频模块根据内机负荷来控制压缩机的转速,从而控制主机的容量输出,变频系统中压缩机的频率和转速是变化的。变频空调特点包括:1、降温速度快,高效节能;2、噪音低、温差小、舒适感强。3、超低温超低压运转,使用寿命长。4、自动除霜、除湿占变频空调的自动除霜是采用微处理器控制方式,能严格选择除霜状态。数码涡旋指的是空调主机的
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