5G基站节能及数字化管理解决方案

截至2023年10月，我国5G基站总数达321.5万个，占全国通信基站总数的28.1%。然而，随着5G基站数量的快速增长，基站的能耗问题也逐渐日益凸显，基站的用电给运营商带来了巨大的电费开支压力，降低5G基站的能耗成为了运营商们亟待解决的问题。

1. 5G基站的高能耗

从2G时代开始，通信网络能耗不断攀升，用户在享受更好的覆盖、更高的网络速率的同时，运营商也在对网络进行持续建设，而更多的基站、更广的频段、更大的带宽、更强的处理能力带来了绝对功耗的上升。相比4G基站，5G不仅功耗提高了近3倍，并且由于覆盖范围的衰减，5G基站的数量又是成倍增加。当前主流厂商的5G基站单系统满载功耗约为3.5~4kW，据统计现有运行的5G微基站平均每天耗电约65kWh，如果按照电价1元/kWh计算，每年全国仅5G基站电费支出将达到763亿，这对运营商来说是沉重的负担。

基站的电源设备、发射设备、传输设备等都是较大的发热体，空调系统要持续为基站降温，据统计空调的电费支出约占整个基站电费支出的54%左右，成为基站机房中的主要耗电设备。

除了电费高昂之外，还有基站供电问题。由于5G基站负荷比4G基站高出近3倍，原有4G基站的配电系统可能不足以提供这么高的功率，包括供电线缆、断路器、空调、开关电源、蓄电池等都需要升级，这样成本会更高。因此对于运营商而言，5G基站的高功耗甚至成为了制约5G发展的首要原因。

图1 基站供电系统示意图

2. 基站智慧用电解决方案

现有的大部分基站供电系统不具备智能化、低碳节能、维护简便等需求，对供电系统的故障隐患等没有预先感知和判断，需要运维人员不断的到现场进行运维服务，这无疑也会增加运营成本。

安科瑞基站智慧用电云平台，通过在基站加装智能断路器和电量传感器，实现了基站用电的智能化和精细化管理，为基站可靠、节约用电提供解决方案。

图2 基站电气数据采集配置示意图

2.1 基站用电智能化

通过平台可以监测基站内电气参数，统计基站用能数据，实时预警基站电气参数异常，比如市电/应急进线和直流馈线欠压、失压、蓄电池异常等，实现基站用电数字化、智能化远程管理。

1) 配置交流多回路监测仪表用于采集市电回路和应急发电回路以及总进线回路的电气参数并上传平台；

2) 配置直流多回路监测仪表用于采集直流馈线回路电气参数并上传平台；

3) 配置智慧微断用于监测和控制基站内空调、照明、风机回路，数据上传平台；

4) 配置空调红外控制器用于现场逻辑控制以及平台远程控制基站内空调；

5) 配置蓄电池监测单元采集蓄电池数据并上传平台。

图3 基站用电数据传输示意图

2.2 基站用电节能控制

通过在边缘计算网关设置好控制逻辑，采集基站外部环境温度、基站内部温度进行比较来自动控制空调待机和启停新风风机，最大限度利用自然冷却，使基站内部温湿度控制在目标范围内，从而实现基站内空调用电节能。

图4 基站内空调风机节能控制示意图

2.3 基站用电扩容管理

由于5G相对4G基站能耗提高了3倍，如果在原有4G基站进行升级改造的时候很有可能会遇到原有市电容量不足的问题，升级市电可能需要更换原有供电线缆、断路器、空调、开关电源、蓄电池等众多设备，甚至可能无法提升市电容量的情况。

此前，华为和铁塔公司合作了一个的“不改市电、不动配电"的方案，其实就是额外加一个“充电宝"，当负载峰值超过限功率点，锂电储能放电参与负载供电；负载空闲时，锂电储能转充电补充电量。也可用于应急场景，在大面积停电情况下提供应急用电，避免造成5G基站大量的退服情况。安科瑞基站智慧用电管理平台可接入锂电池储能变流器及锂电池BMS数据，并可制定充放电控制管理。

图5 基站电源扩容示意图

基站配电数字化设备选型表