通信基站配套节能管控实践方案

张 英，毕云帆

（1.中国移动山东公司，山东 济南 250001；2.中国移动山东公司青岛分公司，山东 青岛 266001）

0 引 言

节能减排作为我国“十一五”规划中的重要任务，已成为我国的一项基本国策。工业和信息化部也进一步提出到2020年实现单位电信业务总量综合能耗较2015年年底下降10%，新建大型、超大型数据中心的能耗效率值达到1.4以下的目标，节能减排也成为通信行业必须关注、执行的重要任务，在实现经济效益的同时，也要注意承担起保护环境的社会责任。

“十三五”以来，我国已经建成了全球范围内最大的通信网络系统，大型、超大型数据中心也随着新基建的推广不断建设投产。相对于数据中心而言，已经投产的基站因其数量庞大也将是节能降耗的重点。

1 基站空调的特点

通信基站内的耗电设备主要包括无线设备、传输设备、空调以及电源设备4大类，其中无线设备的用电量占比为32%，传输设备的用电量占比为4%，电源设备的用电量占比为8%，空调的用电量占比最高，达56%[1]基站耗电分类如图1所示。

图1 基站耗电分类

通信基站的环境温度要求全年控制在10～35 ℃[2]。由于无线设备、传输设备的散热量较大，因此基站空调长期处于制冷模式，且全年不间断运行。目前，绝大多数基站使用的空调系统以家用柜式空调为主，需要持续且稳定地运行，然而压缩机、室外机以及室内机长时间的工作会导致空调故障率大大提高，使得空调使用寿命降低，增加了维修成本。

基站空调存在数量庞大、分布散乱的特点，从维护角度来讲，运营商要实现到现场巡检和调整空调参数等工作时将会消耗大量人力、物力。北方地区冬季室外环境温度较低，适当提高基站空调设定温度可以缩短空调压缩机的运行时长，达到节约能耗的效果。如何根据室外环境温度作出基站空调运行模式的调整成为基站节能工作的一个研究方向。

2 基站节能方案部署

2.1 节能方案

现有基站大多是位于野外的独立砖混机房，使用3P/5P空调制冷。基站室内环境需要长时间维持在适宜设备运行的温度，空调需要全年运行在制冷模式，这种运行模式会导致空调的使用年限降低、故障率升高。

为了解决空调常年运行时间长导致使用年限降低、冬季室内冷量浪费问题，本文提出了对基站空调增加智能控制器的方案。在基站内多个区域安装温度传感器和1台智能控制器，温度传感器用于更好地检测机房内多点的环境温度，将温度信号通过通信线传到智能控制器中，实现将原有空调恒温运行变为在一定温度范围内的波动运行。

智能控制器通过设置基站环境温度的上限和下限，使机房环境温度在该区间波动。当环境温度趋近上限时，基站内所有空调打开，为基站环境降温；当室内环境趋于下限时，关停部分空调，少量空调开启维持基站室温环境。通过本方案可以减少空调运行时间，延长空调在网年限，并且在冬季室外环境温度较低的情况下智能控制空调启停时间，降低空调电量消耗。节能控制器的控制流程如图2所示。

图2 节能控制器控制流程

2.2 方案部署

在山东省某地市A、B区各选取两个基站，安装基站空调节能控制器进行空调节能试点，站点信息如表1所示，安装位置如图3所示。

图3 节能控制器安装位置

表1 试点站点基站信息

采用“1+1”控制模式，即第一天空调正常运行作基准，第二天启动节能控制器节能运行模式进行能耗对比。

（1）正常运行模式。基站室内温度达到空调设定温度时压缩机停机，高于空调设定温度时压缩机启动，压缩机频繁启停，造成能耗浪费。通过如图4所示的实验数据可看出，空调设置制冷温度为25 ℃，室内温度为23 ℃左右，基站全天处于低温环境中，造成了不必要的电量消耗。

图4 站点空调正常运行模式温度

（2）节能运行模式。节能控制器通过智能算法控制基站空调启停。在室温趋近空调设定温度时，关闭空调压缩机；当趋近高温告警值时，启动压缩机。基站内的环境温度会在空调设定值与高温告警值间波动变化。在保证基站设备运行安全的前提下，最大限度降低用电量。根据图5分析可知，通过控制器将高温告警设置为32 ℃，空调设定温度设置为25 ℃，基站全天温度在25～32 ℃间波动，既保证了基站设备在适宜温度下工作，又降低了空调的能耗，达到了节能减排的目的。

图5 站点空调节能运行模式温度

3 结果分析

在基站负荷较低、冬季室外环境气温不高的情况下，基站空调全天24 h处于制冷模式造成了冷源不必要的浪费。本文涉及的实验共运行59天，除第一天安装调试外，正常运行模式、节能运行模式各运行29天。由表2可以看出，4处站点的日平均节电量约为12.69 kW·h，年化单站节电量约为4 869.4 kW·h，按单价为0.8元/（kW·h）计算，单站每年可节约电费约3 654.72元。由此可见，本文提出的智能控制器调整基站空调运行模式的方案具有显著的节能效果。

表2 站点能耗汇总（单位：kW·h）