移动通信基站能耗分析与综合节能解决方案

孟春民，付亦非，梁宏杰

（河南省濮阳市联通公司，河南 濮阳 457000）

0 引 言

移动通信目前处于我国通信行业的首要位置，随着网络需求量的逐渐增加，移动通信基站的建设规模也不断扩大，其中能量损耗问题也越来越明显。目前，移动通信基站的主要组成部分包括无线设备、传输设备及空调设备等，空调系统是整个系统中的主要耗电部分，本文将重点对移动通信基站的能耗量和节能方案进行研究。

1 移动通信基站能耗分析

1.1 基站无线设备能耗分析

基站无线设备是移动通信基站中的主要组成部分，具有数量多、载频资源利用率低等问题。这一现象出现的主要原因包括设备功率损耗量过多，业务信息载频负荷量大等。在移动通信基站中，无线设备的射频能耗量在65%左右，功放部分占射频能耗量的80%，但是效率却在10%以下。由此可知，该部分在实际运行中，工作效率远远低于其能源损耗量[3]。

1.2 基站空调系统能耗分析

移动通信基站空调系统中的能源损耗量主要包括空调的制冷系统以及空气流通系统，目前空调系统的能耗量占整个移动通信基站能耗量的45%左右，制冷系统占比为33%，空气流通系统占比为13%。移动通信基站在实际运行的过程中，需要将温度控制在相应的范围内，而空调系统中的压缩机频繁运动，则会加快压缩机自然老化速度，降低压缩机使用效率的同时，提高了压缩机的能源损耗量[1]。

1.3 基站供电系统能耗分析

供电系统能耗量占整个移动通信基站能耗量的5%左右，由于供电系统与基站中的所有用电设备相互连接，因此其自身的能耗量会直接影响整个基站中用电设备的能耗量。目前供电系统主要由交流引入、开关电源以及蓄电池构成，其中开关电源以及蓄电池组的运行时间较长，电网出现严重的污染情况，导致电网出现波形失真现象，进而增加了供电系统在实际运行中的能耗量，同时降低电网的运行效率。此外，供电系统中的开关电源使用闭合配置，蓄电池的充电时间较短。这种情况化导致其处于低负载率状态下运行，能源的转换效率低，能源的浪费情况较为严重[2]。

2 移动通信基站综合节能方案

2.1 基站设备节能方案

针对移动通信基站中的设备，在节能过程中可以从如下三方面入手。第一，对移动通信基站中的无线网络进行规划，尽量减少基站的数量，选择的设备需要具有容量大、设备能耗量低的特点，降低扩容成本。第二，将功放技术的应用价值充分发挥出来，提高整个移动通信基站中的功放效率。第三，使用分布式的建设方法，减少设备中的馈线损耗情况。

目前，在移动通信基站设备系统中，应用的节能技术主要包括如下两种。第一，高效功放技术，其中包括Doherty技术、包络跟踪技术以及包络消除技术等。在实际设备节能工作中应用范围最广的技术为Doherty技术，该技术在实际应用的过程中具有负载牵引力，保证均值放大器和峰值放大器在饱和状态下，提升整个移动通信基站的功放效率。而将该技术与数字预失真技术相互结合，与传统功放技术相比，能够提升功放效率27%以上，生产难度较低，所占体积较小，可靠性高，使用成本低，因此该技术具有较高的应用价值[4]。

第二，分布式基站技术。该技术主要将基站分为两部分，分别为基带和射频。这种方式能够降低射频产生的馈线损耗量。此外，该技术对使用环境的要求不高，不需要空调控制温度，也不需要建设机房，因此应用成本也较低。在基站近端，可以将电源、传输系统以及监控系统安装在一个机房内，保证移动通信基站中集中供电质量。这种方式能够实现整个基站的集中供电，降低维护管理难度，适合大范围应用[5]。

2.2 基站空调系统节能方案

移动通信基站空调系统中的耗能量主要由制冷系统以及送风系统决定，这也是节能方案的主要部分。例如，采用地板下送风、上回风的气流模式，利用变频优化以及空调添加剂等技术，降低移动通信基站空调系统的能耗量。本文将重点对移动通信基站会中应用的节能技术展开研究。第一，变频改造技术。该技术的实际应用范围较广，通过调节变频器压缩机的方式，降低开启频率，保证温度正常调节的同时，降低电机运行时产生的能耗量。第二，空调添加剂技术。该技术主要通过使用添加剂的方式，让添加剂与油膜相互反应，减少油膜的数量，甚至能够完全去除油膜，进而提升空调制冷系统的工作效率和整体运行稳定性。第三，新风节能技术。该技术的使用原理是将室外的空气作为冷源，利用空气质量交换和能量交换的方式，将移动通信基站中的热量转移到外界环境中，进而降低室内环境中的温度，缓解空调系统的运行压力[6]。

其中自然通风系统可以利用室外的空气，并将其运输到机房内部。如果室外空气的温度较低，则可以直接进行空气运输，降低室内机房的温度。如果室外的温度较高，不能与室内空气进行有效的热量交换，则可以将空调作为辅助，共同控制室内温度。这种方式可以减少空调系统的运行时间，降低其在实际运行中的能耗量。

热交换新风系统主要使用隔绝换热的方式，利用室外的空气作为降温源头，带走室内空气中的热量。但是在此过程中，室内空气并没有发生变化，只是空气中的热量被带走，即外界的空气并不能进入到机房内部。室内空气在完成冷却后，再次循环到机房内。这两种方式由于其运行方式以及运行原理的不同，适用环境也不同，自然通风系统适合应用在内外界温差较大以及空气质量较好的环境中，而热交换新风系统适合应用在温差较大的环境中[7]。

2.3 基站供电系统节能方案

移动通信基站中的供电系统主要负责给基站中的所有用电设备供电，为了降低其存在的能量损耗，可以将电源智能休眠技术应用其中，保证整流模式处于最佳状态，减少其存在的带载损耗以及空载损耗，从根本上实现供电系统的节能环保。此外，还可以将太阳能和风能等能源应用其中，替代原有的能源。这种方式能够拓展移动通信基站的建设范围，使其能够在我国偏远地区建设。

目前，移动通信基站供电系统中应用的节能技术为开关电源休眠技术，根据供电系统中电流的负荷情况，对整流模块的工作进行有效调整，同时采用软开关技术，实现工作整流模块数量的自动调整。例如，整个供电系统的负荷量较小，则该部分模块能够处于休眠状态，保证其他模块的运行状态，降低系统中出现的空载损耗情况，进而实现供电系统的有效节能[8]。

在移动通信基站节能方案应用的过程中，需要保证方案设计的安全性，将机房温度控制在10～35 ℃，空气质量保持在B级以上。节能技术的应用需要保证多样性和可行性，根据基站建设的实际情况，选择相应的节能技术，进而将节能技术的应用价值充分发挥出来。此外，经济性也是节能措施制定的主要影响因素之一，充分考虑网络发展能力以及经济情况，确定方案实施的投资回报，避免出现回报收益小于投资的情况。针对使用的技术展开评价，确定其在实际应用中的有效性，保证最终节能措施在移动通信基站中的应用效果[9]。

3 结 论

通过分析可知，要想保证移动通信基站的运行效率，降低能耗量，就需要先确定移动通信基站中存在的能量损耗，在此基础上制定相应的节能方案，这种方式能够保证整个移动通信基站运行的高效性和稳定性。本文从移动通信基站能耗情况以及节能方案制定两方面进行研究，全面深入地了解移动通信基站的运行情况，进而促进我国移动通信基站的良好发展。