“能效邏輯”與電信行業(yè)節(jié)能

    電信業(yè)：節(jié)能面臨新挑戰(zhàn)

    電信行業(yè)也是能耗大戶，據(jù)悉，在我國，整個通信行業(yè)年耗電量超過200億千瓦時，其中移動通信網(wǎng)絡耗電量占絕大部分。從整個移動通信網(wǎng)絡設備的能耗分布來看，基站設備的能耗占到了90%。隨著3G建設的全面啟動，基站建設的規(guī)模還將迅速擴大，基站供電和相應的制冷設備能耗將不斷上升。從運營商方面講，電信網(wǎng)絡的能源供應效率總體較低，雖然采取了一些措施減少能耗，但是重點往往放在提高個別產(chǎn)品的能源效率上，在實踐中往往事倍功半。

    事實上，在電信網(wǎng)絡中，對于任何系統(tǒng)部件采取的行為，都會在其他部件上引起連鎖反應，能耗及相應的節(jié)能措施的實施同樣如此。因此，在應用節(jié)能策略時，應當考慮該策略對于其他系統(tǒng)部件的影響。正是從這一角度出發(fā)，運用整體分析的方法，艾默生網(wǎng)絡能源提出了“能效邏輯”的概念。此概念描述了機房/基站從終端主設備到基礎設施的級聯(lián)節(jié)能效應，不僅僅直觀地揭示了網(wǎng)絡各子系統(tǒng)在節(jié)能降耗方面的邏輯相關(guān)性，更為業(yè)界提供了一種分析電信機房/基站的思路和方法，為電信行業(yè)的管理者提供了降低能耗的新路標。

    針對電信行業(yè)的節(jié)能，基于“能效邏輯”原理，艾默生網(wǎng)絡能源總結(jié)出了12種節(jié)能措施，分別應用于以基站為主體的無線網(wǎng)，以及以交換局為主體的有線網(wǎng)。

    無線網(wǎng)基站節(jié)能策略

    在探討基站節(jié)能方面，艾默生采用了典型的RBS基站作為模型。該基站超過60%的電能由無線電設備和放大器消耗，11%的電能被直流電源系統(tǒng)消耗，25%的電能被制冷系統(tǒng)消耗。在這種情況下，消耗10.3kW電能，只能輸出0.12kW電能進行無線電信號的發(fā)送和接收處理，系統(tǒng)效率（輸出功率/輸入功率）僅為約1.2%。因此，在整個系統(tǒng)中存在著較大的改進空間。通過進一步分析，艾默生發(fā)現(xiàn)節(jié)能策略能夠引起如下“級聯(lián)效應”：射頻負載節(jié)省1W的電能，在信號調(diào)制和放大環(huán)節(jié)就能節(jié)省17.3瓦，整流環(huán)節(jié)節(jié)省3.3瓦，制冷環(huán)節(jié)節(jié)省7.1瓦，總體節(jié)能超過28瓦。因此，從天線端開始采取節(jié)能措施具有重要意義。在這一分析的基礎上，運用能效邏輯原理，艾默生總結(jié)出了6項基站節(jié)能策略。

    1.優(yōu)化遠程射頻單元

    典型的RBS基站將120瓦的射頻信號傳輸?shù)教炀�需要120瓦的電能。將射頻設備從基站基部移到發(fā)射塔頂部（接近天線），并通過光纜連接，避免了長距離饋纜傳輸中的電能損耗。無論通過來自電網(wǎng)的獨立饋纜傳送，還是通過來自基站的48V電源系統(tǒng)供電，能耗都可以降到最低。該步驟將功率放大器電能需求減少了一半，同時消除了33%的制冷需求和30%的直流電源負載需求和損失。

    2.無線電設備等待模式

    無線發(fā)射機和接收機可以轉(zhuǎn)為ECO模式，當語音流量較低時關(guān)閉電源（通常是在晚上）。該功能可以通過簡單的軟件和硬件升級提供。在原來的模式下，白天和晚上消耗的電能基本相當，與語音流量無關(guān)。但在ECO模式下，在語音流量較低的時間段電能消耗最多可以減少40%。該策略總體可以減少10-20%的電能，同時還能在相關(guān)的變流和制冷環(huán)節(jié)減少能耗。

    3.被動冷卻

    無線基站的空調(diào)設備需要的電能相當于RBS基站產(chǎn)生的熱負荷的34%。因此，采取一些被動制冷的措施減少基站空調(diào)的能耗也非常重要，比如采用自然通風或者采用帶水過濾或者熱交換器的強制風扇制冷，將在很大程度上降低能耗，由此也可以降低TCO。雖然被動制冷能夠節(jié)能10%或更多的電能，但并不是所有情況都適合此方法。每個RBS基站都應當單獨評估，找到恰如所需的節(jié)能和降低TCO 的措施。

    4.空調(diào)的高級環(huán)境控制

    在需要使用空調(diào)的情況下，如果將溫度設定到滿足需求的較高點，不僅能夠節(jié)省電能的消耗，而且降低了空調(diào)單元的開啟頻率，另外，空氣交換更高的溫度變化值也能夠提高設備的運行效率。當然，設定空調(diào)的最高溫度，必須衡量其對部件可靠性的潛在影響。在不影響系統(tǒng)可用性的前提下，這種方法可以節(jié)省3-4%的電能。

    采用空調(diào)節(jié)能卡進行機房溫度控制，亦可在確保系統(tǒng)可用性的前提下，一般節(jié)省2－5％的電能。

    5.直流電源系統(tǒng)轉(zhuǎn)換為ECO模式

    在ECO模式下，假如5個整流器運行在空閑模式下，那么實際負載的整流器功率將增加到22A，將整流器負載增加了66%，將運行效率提升到92%以上。該模式能夠節(jié)省146瓦的熱量消耗熱量，即節(jié)省了20%的電能。此環(huán)節(jié)對于整個RBS基站節(jié)能的貢獻為2-3%。

    6.更高效的整流器

    更高能效的整流器價格較高，采用起來可能會降低ROI（投資回報率）。艾默生網(wǎng)絡能源通過分析發(fā)現(xiàn)，如果在ECO模式下采用運行效率為94%的整流器，代替效率為91.5%的整流器，節(jié)能效果就大大提升，并且受價格影響較小，也能夠獲得最佳的ROI。

    有線網(wǎng)交換局節(jié)能策略

    艾默生采用了一個典型的交換局能耗模型來分析有線網(wǎng)節(jié)能策略。該模型是一個基于語音交換的傳統(tǒng)架構(gòu)。同無線網(wǎng)節(jié)能模型一樣，交換局通過級聯(lián)效應能夠大大提高節(jié)能效果。電信設備節(jié)省1瓦的能耗，就能使內(nèi)部DC-DC 變頻器節(jié)省0.16瓦，配電設備節(jié)省0.05瓦，直流電源節(jié)省0.21瓦，制冷設備節(jié)省0.9瓦，輸入開關(guān)設備節(jié)省0.07瓦，總共節(jié)能2.42瓦。艾默生提出了6種能效邏輯節(jié)能策略應用于交換局，能夠減少近40%的能耗。

    1.電信和IT設備的節(jié)能模型

    電信主設備和IT設備采用節(jié)能技術(shù)或措施，比如采用ECO模式，能夠使整個系統(tǒng)的節(jié)能效果大大增加。將能效邏輯應用于交換局，在電信設備上節(jié)省15%能耗，總共約9.9kW，由于級聯(lián)效應總體節(jié)能能夠達到24.3kW在。因此，通過級聯(lián)效應擴大節(jié)能效果是最大益處所在。

    2. 直流供電的IT設備

    最大程度地簡化機房電源的變流系統(tǒng)，是交換局減少能耗的重要方面。通過消除逆變器的電源變流，采用傳統(tǒng)的-48VDC供電，端到端的能效可提高25%。對于一個5kVA的負載而言，此環(huán)節(jié)可以減少2600瓦的散熱能耗。在該模型中，通過對逆變器采取節(jié)能措施，可以降低1.9%的能耗。

    3.采取最佳制冷措施

    通過以下措施，可以將制冷效率提升近30%：通過冷熱通道配置等方式，確保冷空氣最有效地進入機架且熱空氣能完全回流到制冷單元；通過有效密封機房，避免不必要的增濕/去濕；將冷通道溫度保持在合適的區(qū)間(68-70華氏度)；采用數(shù)字渦旋壓縮機的制冷設備，等等。

    4.輔助高密度制冷

    高密度輔助制冷在數(shù)據(jù)中心已經(jīng)應用數(shù)年，獲得了很大的成功。這些設備置于機架或機柜上方的天花板，或與機柜并排放置，提供必須的冷量。采用這種方法比常規(guī)制冷系統(tǒng)制冷效率提高30%。采用冷媒冷卻機架也可以達到同樣的效果。

    5.替換原來的整流器

    一些電信交換局一直使用舊一代-48VDC整流器，可靠性不能保證。因此應當采用新一代的整流器，替換設備。研究發(fā)現(xiàn)，此環(huán)節(jié)節(jié)省的能耗占整個系統(tǒng)節(jié)能的4.2%。

    6.直流電源系統(tǒng)采用ECO模式

    盡管與其他策略相比，該策略的投資回報率較低，但是這種投資的回報更直接更高效。艾默生認為，作為當今大多數(shù)控制器中的一個軟件特性，ECO模式很可能將變?yōu)閺娭菩詷藴省?/P>

    正如“能效邏輯”所示，電信行業(yè)的節(jié)能是一個系統(tǒng)工程，需要運營商、設備提供商等各方面的共同努力才能最大程度地提升節(jié)能的效果和效率。艾默生網(wǎng)絡能源不僅提出了“能效邏輯”的原理，而且總結(jié)出電信行業(yè)節(jié)能的12項具體措施，提供了切實可行的途徑和方法，并堅持綠色節(jié)能的理念，推出新一代綠色的網(wǎng)絡能源解決方案，由此吹響了電信行業(yè)綠色節(jié)能的“集結(jié)號”�！�