节能减排与高速网络并不矛盾 5G助力减少能耗逐成现实

节能减排的问题在我们国家的远景发展规划中有着非常核心的地位，而中期发展规划里也对此有着明确的要求。那么现在如火如荼的5G产业，对于节能减排的正向推动价值在哪里，—直是大众讨论的重要话题。

实际上，对于能源行业来说，是把电力能源和用户进行连接;对于运营商来说，是把信息与用户进行连接。我们都知道5G网络有着低时延、高速率的技术特性，极大方便了千行百业广大用户的信息获取和业务生产，为各行业数字化转型提供网络支撑。所以，运营商也十分重视5G+工业互联网应用。之前，工信部在5月底发布了5个重点行业实践的20个应用案例，都是5G和工业生产相结合的典型应用，这些都为企业提高效率，节能减碳做出贡献。业内有专家指出，5G网络整体的可靠性，特别是在供电可靠性方面，目前还没有达到4G的水平。因为5G基站能耗高，蓄电池的放电保障的时长变短。

能源有效利用是一个大方向

根据各方数据，按平均水平计算，能源院估算单基站空载时平均功率约为2.0kw，满载时平均功率约为3.8kw。根据通信基站一般技术标准，空调系统功率占整个基站功耗的50%。因此，加上空调系统，单基站年运行时间：按基站全年运行估算，每年运行时长为24小时/单个基站耗电量约为4.0kw～7.6kw。但是根据全社会用电量预测，电力需求增长面临较大的不确定性。有数据现实，2019年我国全社会电量72255亿时瓦，“十四五”电力需求判断较为困难，

面临经济发展态势，经济不电力关系的双重研判挑战，不同机构预测“十四五”用电量增速在3%-5%之间，巨大的差异凸显了对未来发展前景的不确定性。所以，能源的有效利用是一个非常严肃的问题。

因此，5G自身的节能减排问题就变成一个持续探讨的话题。2019年5G刚刚开始建设时，很多人提到“一个5G基站的能耗是一个4G基站的4倍”。事实上，因为5G本身速率比较高，单比特的能耗只是4G的五分之一，但整个基站的比特量太大、速率很高，所以它的单站能耗确实是4G的4倍。要知道，5G网络整体的可靠性，特别是在供电可靠性方面，目前还没有达到4G的水平。因为5G基站能耗高，蓄电池的放电保障的时长变短。通信局站供电系统的设计规范现为国家标准，目前的基站建设供电按照现有标准进行，一旦广泛和工业应用结合起来，对5G基站可靠性要求就高了，标准需要对应做出变化。

而且，现实情况我们应该看到，虽然已经出现了一些典型应用，但5G网络的实际应用仍然太少，5G已经建设了不少的基站，5G的高能耗给运营商带来了很大挑战，运营商的电费支出是非常大的。从碳排放角度来看，三大运营商年度碳排放量都超过了千万吨级别，压力是非常大的。5G基站设计部门、研究部门致力于5G基站的节能降耗，除了大力推动共建共享、室外极简建站等网络建设方式革新外，也在积极引入太阳能光伏、自然冷源利用等节能技术。

短期内，由于5G基站数量规模较小，对全社会用电量的影响并不显著。长期内，由于技术的进步，5G单基站的功耗可能会下降，未来实际耗电量占比可能会低于预估值。现在对于5G实际发生的电力需求预计趋于静态测算，具体情况有待持续跟踪、观察，综上所述，未来5G基站建设将遵循渐进式发展节奏，其耗电量总体增长速度适中。针对5G基站能耗高的问题，有专家表示，电力部门通过多种形式的举措以实际行动支持5G发展。例如，推动电力基础设施共建共享、推动5G基站改转供电为直供电、采取峰谷分时电价降低5G基站电费支出。当然，对于满足条件的5G基站转供电改造为直供电，推进具备条件的存量转供电基站改造，优化5G设施电力供应申请审批流程，统筹做好电网侧资源规划与协调，并优化扩报装以及用电业务，也是一种合理方式。

5G与电力系统的有效结合

大众都知道，由于风电、光伏等新能源发电基本上是靠天吃饭，受气象条件决定，具有极大的随机性、间歇性，为电力系统的电力供应安全和运行安全带来极大挑战。传统电力系统通过集中调节大容量、同质化、稳定可控性好的传统发电机组，以实现与随时波动的用电负荷的实时平衡。 在新型电力系统中，要同時应对发电与负荷的高度不确定性，通过调度广域分布的、海量的、异构资源（包括风光发机组、储能、负荷）实现“源网荷储”实时互动平衡，这就需要充分应用先进的数字化技术升级系统的运行控制能力，5G通信是其中关键技术之一。

利用5G的高速率、低（且稳定）时延、大连接的特征，能有效满足“终端海量接入、信息交互频繁、控制向末梢延伸”的业务发展态势，有效扩展了电力系统监测控制的范围与能力。电力企业已经开展试点验证了5G在输电线路在线监测、变电站巡检、配网控制与保护、源网荷储协调控制等业务中的应用效果，并且随着5G网络的完善还会催生新的生产作业方式与新业务模式。有专家指出，数字新基建未来变成新的耗能大户，5G基站单站功率比较高，自身有很大的节能空间。同时，5G基站需要配备储能，随着电化学储能技术的成熟，高能量密度、低成本的储能设备，5G基站本身就是一个储能站，在提供5G供电备用的同时，还可以回送给电网，以辅助服务的方式参与电网调峰调频，助力电力系统的安全运行，会取得比较好的经济效益和社会效益。

所以，5G与电力系统的结合将会带来更大价值，不过5G在电力系统中的应用，还面临服务成本、网络覆盖等局限性，需要5G产业继续加大发展。从成本角度来看，以电网为代表的关键基础设施，需要的是高安全、高可靠、高质量的通信服务，比如端到端的网络切片、固定时延通道，成本能不能被电力系统接受。从网络覆盖角度来看，电力自身的通信网络比较发达，在自身网络覆盖不到、需要5G网络的情况下，往往5G也没有覆盖，需要5G按需布网，形成对电力系统通信的有效补充。

运营商需要降低能耗成本

如何为运营商减负，如何为行业提供5G电源保障和精细化配置、5G节能方案，如何最大限度降低用电成本压力，成为业界共同思考的问题。

作为新基建的领头羊，5G是我国数字经济发展的重要载体，新基建战略促进我国5G建设进入了“快进模式”，也给行业数字化转型带来了强劲动力，同时给5G建设提出了更高、更新的要求。5G网络快速规模部署的同时，虽然单比特能耗显著降低，但却带来了较大的总体能耗增长。众所周知，5G基站已经成为耗电大户，5G会带来海量的数据流和较高的功耗需求，5G每比特的耗电量是下降的，但是总功耗会上升。单个5G基站整体能耗达到4. 5千瓦，为4G基站能耗的3倍，导致运营商通信网络运营成本急剧增加。

如何保障运营商5G用电尤其是帮助通信行业降低5G用电成本，成为业界共同思考的问题。积极开展产品创新，运用智能空开实现分时下电，进一步降低5G网络的运行成本，这是一个思路。通过在供电产品上使用智能空开实现分时下电，按照不同场景制定分时下电规则，例如覆盖商业区、办公大楼的5G基站就可以凌晨0点至6点对5G设备进行关断，通过将5G设备接入智能空开，在动环上配置相应的下电规则，到下电时间智能空开就会从闭合状态变为分离状态，从而实现对5G设备停止供电。另一个思路是运用削峰填谷免外电改造、交流集中供电、差异化精准备电等多种创新建设方案，为行业节约5G建设投资。

后记

我们之前就讨论过，5G时代的来临，并不意味着4G基站将被淘汰，相反作为话音和一般移动通信业务，现有的4G基站仍然承担着较长的使命，继续运营。田少勇介绍，基站节能首要必须以“保障服务”为前提。考虑目前运营商通信机房主要能耗集中在通信设备模块（50%）、空调模块（40%）和其他（10%），所以通信设备模块和空调模块是基站节能的着力点。其实，基站通信设备节能，主要就是降低或关闭射频搭载载波的功放模块，但目前这个特性的使用率却不高，原因是传统的一刀切关电方式严重依赖于定时关断等人工设置的统一默认值，经常会影响到用户的服务通话和上网体验，同时也会由于早上通电之后网络恢复运行正常需要一定的时间。

可以说，基站存在一定程度上的能源浪费，却也为资本、技术提供了空前巨大的市场。为大数据+AI提供了施展才华的舞台，节能减排与高速网络并不矛盾。