曾秀全，洪舒平，朱小秋，吳水江，陳劍武

（中國移動(dòng)福建公司泉州分公司，福建泉州 362000）

0 引言

為進(jìn)一步貫徹落實(shí)國務(wù)院《節(jié)能減排“十二五”規(guī)劃》以及《通信業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，全面實(shí)現(xiàn)通信業(yè)十二五節(jié)能減排目標(biāo)任務(wù)，推進(jìn)移動(dòng)運(yùn)營商低成本高效率運(yùn)營，某市公司依靠科技創(chuàng)新應(yīng)用“綠色行動(dòng)計(jì)劃”于工作中，努力完成2013年單位節(jié)能500萬元電費(fèi)的目標(biāo)，貫徹落實(shí)國家節(jié)能減排宏觀戰(zhàn)略。本課題研究是在確保通信設(shè)備運(yùn)行質(zhì)量的前提下，重點(diǎn)針對通信機(jī)房電源設(shè)備技術(shù)革新和優(yōu)化管理，達(dá)到節(jié)能減排的目的，促進(jìn)企業(yè)低成本、高效能運(yùn)營，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

1 現(xiàn)狀分析

1.1 中國移動(dòng)能耗現(xiàn)狀

目前中國移動(dòng)基站電能消耗在公司各類能源消耗中占比例極大，基站電能消耗成為公司能源消耗的主要部分，據(jù)統(tǒng)計(jì)，移動(dòng)通信基站耗電占通信系統(tǒng)總耗電的76%。在基站耗電中:主設(shè)備耗電占比為75% ～85%，空調(diào)耗電占比為15% ～31.5%，其他配套(如照明、工程施工等)耗電為1% ～3%，具體能耗構(gòu)成如圖1［4］。從能耗構(gòu)成來分析，如何有效降低基站空調(diào)能耗成為節(jié)能降本的關(guān)鍵。

圖1 中國移動(dòng)能耗現(xiàn)狀分析——能耗構(gòu)成

1.2 某市移動(dòng)基站能耗現(xiàn)狀

某市移動(dòng)公司一直積極致力于節(jié)能減排，統(tǒng)計(jì)了基站用電負(fù)荷與電費(fèi)，通過數(shù)據(jù)篩選分析基站負(fù)荷數(shù)據(jù)，得出負(fù)荷≥50 A的基站1588個(gè)，占26% ，如表1所示。

某市基站耗電量分析:經(jīng)選取各能耗段共15個(gè)站點(diǎn)，通過基站智能電表遠(yuǎn)程抄表數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)基站空調(diào)1～7月份能耗平均占比為25.5%。通過2013年6月份全市基站開關(guān)電源直流負(fù)載測算出基站直流負(fù)載年耗電量為10538萬度，推算2013年基站主設(shè)備年電費(fèi)為8760萬元(按0.8113元/度估算)。2013年全市基站電費(fèi)總額為10288萬元，據(jù)此推算基站主設(shè)備電費(fèi)占比為8760/10288=85.15%，即空調(diào)電費(fèi)占比約為15%。采取安全有效的方法減少空調(diào)運(yùn)行時(shí)間降低空調(diào)能耗及運(yùn)營成本迫在眉睫。

表1 某市基站用電負(fù)荷情況

2 “免空調(diào)”系統(tǒng)的研制

2.1 研制“免空調(diào)”的背景

(1)基站空調(diào)能耗在基站總能耗中占比高;

(2)基站負(fù)載越小空調(diào)能耗占比越大;

(3)某市地處亞熱帶，夏季空調(diào)基本處于24 h運(yùn)行狀態(tài)，空調(diào)故障率高，運(yùn)營成本居高不下;

(4)通過更換低能耗高效率空調(diào)，降低空調(diào)自身能耗的節(jié)能效果差、成本高。

2.2 調(diào)查基站設(shè)備對溫、濕度要求

基站設(shè)備對溫、濕度的要求具體見表2所示。

表2 基站設(shè)備對溫濕度要求

由表2的數(shù)據(jù)可以得知，中國移動(dòng)公司目前基站設(shè)備長期工作溫度要求最小范圍為0℃ ～45℃。而根據(jù)福建省公司頒布的《中國移動(dòng)福建公司通信電源空調(diào)維護(hù)管理規(guī)定實(shí)施細(xì)則》(2013版)中關(guān)于基站機(jī)房溫度要求為10℃ ～35℃［2］，主要是考慮基站蓄電池在超過此規(guī)定范圍溫度運(yùn)行，容量和壽命將大受影響，容易損壞。因此，如何隔離蓄電池與其他基站設(shè)備空調(diào)供冷界面成為研制“免空調(diào)”節(jié)能系統(tǒng)的關(guān)鍵所在。

2.3 “免空調(diào)”系統(tǒng)的工作原理

某市移動(dòng)根據(jù)公司降低基站空調(diào)運(yùn)行時(shí)間為目標(biāo)，自行研發(fā)設(shè)計(jì)了“免空調(diào)”控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由蓄電池保溫箱和微型小空調(diào)、新風(fēng)風(fēng)扇、智能控制系統(tǒng)組成，“免空調(diào)”基站模擬效果圖如圖2所示。其中新風(fēng)風(fēng)扇通過控制系統(tǒng)與基站空調(diào)進(jìn)行聯(lián)動(dòng)控制，通過合理減少空調(diào)運(yùn)行時(shí)間有效降低基站能耗。

圖2 “免空調(diào)”基站效果圖

圖3為“免空調(diào)”系統(tǒng)電氣控制原理圖。

表3為“免空調(diào)”系統(tǒng)在不同溫度段控制各個(gè)設(shè)備運(yùn)行邏輯關(guān)系。

(1)當(dāng)基站溫度低于30℃時(shí)僅電池保溫箱中的小空調(diào)工作，基站空調(diào)與新風(fēng)風(fēng)扇不工作;

(2)當(dāng)基站溫度大于30℃小于40℃時(shí)，電池保溫箱中的小空調(diào)與新風(fēng)扇工作，基站空調(diào)不工作;

圖3 “免空調(diào)”系統(tǒng)電氣控制原理圖

表3 “免空調(diào)”系統(tǒng)控制設(shè)備運(yùn)行邏輯關(guān)系

(3)當(dāng)基站溫度大于40℃時(shí)，電池保溫箱中的小空調(diào)與基站空調(diào)工作，新風(fēng)風(fēng)扇不工作。保證基站空調(diào)運(yùn)行時(shí)間盡量短，達(dá)到節(jié)能目的。

2.4 “免空調(diào)”系統(tǒng)的優(yōu)越性

2.4.1 控制系統(tǒng)安全可靠

(1)控制系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)與手動(dòng)兩種控制模式，手動(dòng)模式可完全隔離“免空調(diào)”系統(tǒng)(即手動(dòng)模式下，空調(diào)不受自動(dòng)邏輯控制，僅由人工設(shè)定)，可操作性強(qiáng);

(2)系統(tǒng)擁有三級溫控，3#溫控器保證手動(dòng)模式下有效控制空調(diào)的運(yùn)行溫度，改變了以往基站空調(diào)溫度可隨意調(diào)節(jié)，導(dǎo)致機(jī)房凝露與能源浪費(fèi)的情況，達(dá)到預(yù)防性維護(hù);

(3)自動(dòng)模式下，1#、2#溫控器實(shí)現(xiàn)通風(fēng)系統(tǒng)與空調(diào)的聯(lián)動(dòng)控制，通過節(jié)能系統(tǒng)的啟閉邏輯關(guān)系，控制設(shè)備的啟停，安全可靠。

2.4.2 基站節(jié)能空間深挖掘

(1)根據(jù)基站主設(shè)備與傳輸設(shè)備長期工作環(huán)境溫度條件，將空調(diào)運(yùn)行溫度提升至40℃，同時(shí)給對環(huán)境要求高的基站蓄電池加裝恒溫箱保證基站電池性能，極限提升空調(diào)運(yùn)行溫度并保障基站安全;

(2)由于基站電池已采用恒溫箱進(jìn)行保護(hù)，通過聯(lián)動(dòng)控制空調(diào)在室溫為40℃以上工作、通風(fēng)系統(tǒng)在室溫為30℃ ～40℃之間工作、室溫為30℃以下通風(fēng)與空調(diào)均不工作，系統(tǒng)分工有序、深度挖掘節(jié)能空間。

3 “免空調(diào)”系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用

某市移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)部積極進(jìn)行“免空調(diào)”系統(tǒng)理論與實(shí)踐的研究探討，于2013年9～12月在豐澤舊樓、廣電酒店等移動(dòng)通信基站進(jìn)行節(jié)能試點(diǎn)測試。

3.1 “免空調(diào)”系統(tǒng)節(jié)能的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

通過對豐澤局樓基站、廣店酒店基站兩個(gè)不同負(fù)載站點(diǎn)進(jìn)行“免空調(diào)”系統(tǒng)應(yīng)用，從2013年9月～12月，節(jié)能測試結(jié)果顯示基站月平均節(jié)電率達(dá)12.53%，基站日均節(jié)電量 21.48 kWh，月均節(jié)電量約644.4 kWh，年節(jié)電量可達(dá)7732 kWh，年均節(jié)電率預(yù)計(jì)可達(dá)15% ～20%，節(jié)電率可觀、推廣價(jià)值較高。數(shù)據(jù)分析結(jié)果如表4所示。

表4 “免空調(diào)”系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)

3.2 “免空調(diào)”系統(tǒng)的應(yīng)用推廣

基站空調(diào)能耗占比數(shù)據(jù)分析如圖4所示。

圖4 基站空調(diào)能耗占比數(shù)據(jù)曲線

從圖4可見，負(fù)載小空調(diào)能耗占比高，反之負(fù)載高空調(diào)能耗占比小，但是空調(diào)相應(yīng)耗電量大，因此各負(fù)載段均有推廣價(jià)值，可應(yīng)用范圍廣。

4 “免空調(diào)”系統(tǒng)效益

4.1 降本增效可觀

根據(jù)YD/T1821-2008對通信基站的溫度、相對濕度、潔凈度標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定［6］，某市目前7000個(gè)基站中有4400個(gè)宏站，由于受基站周邊環(huán)境條件如沿海鹽霧、化工廠、石材加工廠、水泥廠、禽畜養(yǎng)殖場等場景的影響，預(yù)計(jì)有70%站點(diǎn)可進(jìn)行推廣應(yīng)用。2013年宏基站實(shí)際總電費(fèi)為11316萬元，70%站點(diǎn)的總電費(fèi)約為7921萬元，推廣“免空調(diào)”系統(tǒng)后，平均節(jié)電率以15%計(jì)，即年可節(jié)約電費(fèi)1188萬元，降本效果十分可觀，有力地助力企業(yè)二次創(chuàng)業(yè)及可持續(xù)發(fā)展。

4.2 “免空調(diào)”投資回收期預(yù)估

在某市“免空調(diào)”節(jié)能系統(tǒng)的推廣中，預(yù)計(jì)年可節(jié)約電費(fèi)1188萬元，投資回收期1.66年，分析詳見表5。

表5 “免空調(diào)”投資回收期預(yù)估

業(yè)界投入產(chǎn)出回收期最佳值PP≤3.2年，本方案符合要求。

4.3 降低標(biāo)煤排放，凈化環(huán)境

以國家統(tǒng)計(jì)局每度電折0.404千克標(biāo)準(zhǔn)煤計(jì)算，年節(jié)約電費(fèi)1188萬元相當(dāng)于節(jié)約1429萬度電，相當(dāng)于減排5773.5噸標(biāo)準(zhǔn)煤。

4.4 節(jié)約運(yùn)營成本

空調(diào)運(yùn)行時(shí)間減少可直接帶來故障率降低，壓縮機(jī)使用壽命延長，維護(hù)成本降低，維護(hù)工作量減少。

4.5 推廣效益預(yù)期

該“免空調(diào)”系統(tǒng)充分利用通信基站各設(shè)備的耐熱最大化，利用自然冷源，挖掘能源資源，結(jié)合運(yùn)用智能電表技術(shù)精確計(jì)算節(jié)能率，適合在全國各通信運(yùn)營商宏基站推廣應(yīng)用，按某市環(huán)境條件推算，全國符合普及該節(jié)能系統(tǒng)條件基站數(shù)約為675000個(gè)，年節(jié)電26億元，減少標(biāo)煤排放126.5萬噸。

該節(jié)能技術(shù)可植入性強(qiáng)，能夠履行企業(yè)節(jié)能減排的社會(huì)責(zé)任，節(jié)約企業(yè)大量電費(fèi)支出，減少大量標(biāo)煤排放，創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］YD5184.通信局(站)節(jié)能設(shè)計(jì)規(guī)范［S］.2009.

［2］中國移動(dòng)福建公司通信電源空調(diào)維護(hù)管理規(guī)定實(shí)施細(xì)則［Z］.2013.

［3］通信中心機(jī)房環(huán)境條件要求［S］.YD/T1821，2008.