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华为设备在移动通信基站机房能耗数据采集(续)
时间:2016/5/18 11:30:24
可认为三者所处的地区环境一致、业务负荷情况类似,对比其功耗情况,GSM设备1平均值2.4kWh、GSM设备2平均值2.709kWh、GSM设备3平均值2.057kWh,可以看出其平均功耗比率为1:1.13:0.86,与物理载频数1:1.2:0.8接近,这是由于GSM设备存在基础能耗的因素,使得载频数相差较大的GSM设备功耗比率达到一定的削弱。(2)TD-SCDMA/TD-LTE设备。以C2基站为例,如图2所示,为两台TD-SCDMA/TD-LTE设备24h内的功耗对比。两台GSM设备的型号均为BBU3900,由于两台设备处于同一机房内,可认为三者所处的地区环境一致、业务负荷情况类似,对比其功耗情况,设备1平均值2.37kWh,设备2平均值2.34kWh,可以看出二者功耗基本一致。(3)GSM设备/TD-SCDMA/TD-LTE设备。如图3所示,为C3基站24h内各类主设备的功率对比,可见,各类设备功耗在16~17时达到峰值,4G设备的功耗基本保持稳定,起伏较小;而GSM设备和TD-SCDMA/TD-LTE设备从5时开始逐渐攀升,直到16时达到峰值,然后缓慢下降。主设备的能耗与业务负荷直接相关。3.2.4传输设备基站机房中,传输设备是RNC与NodeB间远距离传输信号的关键。传输设备一般安置在配线架上,配线架有数字配线架和光纤配线架,在移动基站中所有信号线缆均要通过配线架进行连接。包含传输设备在内的整体配线架习惯上成为综合柜,在基站机房的能耗分析中作为一个整体来考虑,其能耗一般比较稳定。截取多个基站24h内综合柜的能耗状况,如图4所示,虽然各基站的综合柜单位能耗相差较大,但在24h内保持稳定(其中C6-1,C6-2指C6基站内部的两个综合柜)。C6基站因地处商业区,业务负荷较高,单位功耗量在1.6kW以上;其它对比基站的单位功耗量均在0.25kW以下。3.2.5蓄电池组蓄电池是直流供电系统的重要组成部分,在市电正常时,蓄电池与整流器并联运行,用来改善整流器的供电质量,起平滑滤波作用;当市电异常时,向负载提供直流电,是直流系统不间断供电的基础条件。在不出现突然断电的情形时,基站蓄电池处于满电待机状态,消耗功率极小;当出现基站突然停电状况时,蓄电池自动放电,并在基站恢复通电后自动充电。如图5所示,为C10基站的蓄电池组工作时的状态变化,对C10基站的电源柜输出、蓄电池组累计电能分别作出曲线,清楚地体现出C10基站的蓄电池充电又放电的情况,市电正常工作时,蓄电池组经过充电,电能不断累积,达到最高值1230.628kWh,市电掉电,然后电能逐渐减小直至市电恢复,继续充电过程。如表1所示,可以看出,直流电源柜的耗电量曲线的变化情况:当蓄电池组处于放电状态下,直流电源柜的耗电量曲线斜率变陡,负载电流变大;当市电恢复,蓄电池进入充电状态,直流电源柜的耗电量曲线斜率变小,负载电流变小。3.2.6空调系统为保证局站通信设备的安全运行,通信局站内的温度和湿度控制都是通过安装空调来实现,而空调设备的能耗在局站总能耗中占有相当大的比重,由于局站设备配置不同,空调能耗一般占局站总能耗的50%~75%。随着局站内的设备越来越多,设备的功耗和发热量将越来越大,空调的能耗也将随之迅速增加。日益膨胀的空调系统能耗是实现节能减排预定目标的最大阻碍。通信机房的空调能耗主要受两部分影响:外部环境,热源的增加必然导致空调运行时间的加大,从而加大了空调的能耗;空调本身的使用年限、能效比。在空调的类型、使用年限、能效比确定及预设制冷温度一定的情况下,空调系统能耗主要由外部环境温度决定。因此有必要建立起对于机房的环境温度信息的采集机制,来进一步研究空调系统的能耗影响因素。通信机房来说,环境温度参数包括机房内部空气温度、内外部的墙面温度(东墙、西墙、南墙、北墙、外东墙、外西墙、外南墙、外北墙、内顶墙、内底墙、外顶墙),总共可达12个温度参数,根据不同类型的通信机房需要监测的环境温度参数会略有调整,视具体情况而定。如图6所示,为C11基站5月1~2日内空气温度与空调耗电量在48h内的变化情况,箭头所示为时间流向,蓝线所示为每小时空调耗电量,红线所示为室内空气温度,可见空调的温度补偿作用为滞后性补偿,随着温度的上升,耗电量也会在延后一段时间持续上升,二者的波峰与波谷并不在同一时刻。如图7所示,为C11基站内部各墙面温度与室内空气温度的对比,可见空气温度变化起伏较大,且与空调功耗保持一致,而其它墙面温度变化不大,一般情况下,以空气温度作为评估系统能耗的主要指标,同时也作为安全示警的重要参数。需要注意的是,因为C11基站处于楼房顶层,大部分墙面处于遮蔽处,温度变化并不敏感。而当处于冬季时,空调耗电量的关系又表现出不同的特点:如图8(2015年1月1日)所示,为24h内C11基站内部各墙面温度、室内空气温度与空调耗电量的对比,可见空调耗电量与东墙面的温度保持变化趋势一致,存在滞后性补偿的关系,基站内部空气温度一般高于墙面温度,且除去东墙外其它各面墙壁的温度变化趋势一致。与夏秋季节空调耗电量主要与基站内部空气温度变化趋势一致完全不同。以C12基站为例,图9为C12基站5月15日的各墙面及室内空气温度变化情况,其中黄色三角型标记指示了空调耗电量的变化趋势。可见空调耗电量与室内空气温度变化趋势一致,而东墙、南墙墙面温度的变化趋势与空调系统耗电量曲线也比较接近,空调系统耗电量曲线是各墙面温度及室内空气温度共同作用的结果。

4总结

基站机房的能耗居高不下是通信行业长期存在的难题,也是实施节能减排战略的重要目标。而在不了解机房内部的能耗组成、来源的情况下,单一地安装节能设备、启用节能策略并不能完全达到节能降耗的目的,还可能造成资金的浪费。基站机房的节能降耗也需要做到“因症制宜”,因此需要准确地获取基站机房的能耗组成、变化规律、作用机制等,进而科学地规划节能方案、发掘节能潜力。开展针对基站机房的能耗统计与分析,是优化节能管理的基础和必要手段。

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