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中國鐵塔和華為聯合創新:5G Power為站點供電提出新思路

作者:中國儲能網新聞中心 來源:人民郵電報 發布時間:2019-12-23 瀏覽:次
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球探篮球比分皇冠 www.622627.live 中國儲能網訊:中國鐵塔與華為5G Power方案聯合創新項目,為5G站點的供電模式提供了新思路,是雙方聯合推進5G電源產業成熟進程中取得的關鍵性進展。5G Power解決方案基于智能削峰、智能升壓、智能儲能等創新技術,可實現站點在向5G演進的過程中“不改市電、不動線纜、不增機柜”。

5G Power解決方案最初為了應對5G部署對能源的挑戰,提升運營商的投資效率,未來5G能源解決方案需滿足極簡部署、快速建設、高效節能和平滑演進的需求。

中國鐵塔公司及浙江省鐵塔公司與華為于2018年11月成立創新項目組,經過聯合驗證,5G Power解決方案試點降低單個站點改造成本超過12500元,預計每年節電4130度,減少1125千克碳排放。同時,該創新項目將有助于建設5G時代的可持續的基礎設施,加強應對氣候變化的能力,對聯合國可持續發展目標做出貢獻,2019年榮獲國際電信聯盟(ITU)可持續發展大獎。

01

5G網絡建設加快,節能減排面臨重大挑戰

中國鐵塔是全球領先的鐵塔運營商,主要從事通信鐵塔等基站配套設施、高鐵地鐵公網覆蓋、大型室內分布系統的建設、維護和運營。截至2019年6月,中國鐵塔站址總數達195.4萬個,資產規模為3153.6億元。中國鐵塔秉承“凡有人煙處,皆有通信塔”理念,建立起靈活高效的體制機制、全面加強和推進商業模式創新、技術業務創新和管理創新。

5G時代已來。2019年6月6日,工信部正式發放5G牌照,運營商加快5G規模建設,預計年底,全國開通5G基站超過13萬個。浙江省杭州市力爭打造中國5G第一城,已實現5G網絡連片覆蓋。

5G建設在組網模式、產品形態、性能參數方面均較以前4G網絡有明顯不同,比如5G設備功耗對比4G設備功耗增加2~4倍,對站點基礎設施建設帶來空前挑戰,需要進行系統性的研究,并開創創新的5G能源解決方案,來應對5G帶來的能源挑戰。

5G時代是全移動和全連接的智慧時代,人與人、人與物、物與物都需要進行聯接和通信,2025年全球連接數量將會超過1000億。5G的場景及業務需求更加多樣化。3GPP定義的5G三大場景:

①eMBB: Enhanced Mobile Broadband, 10Gbps

②uRRLC: Ultra Reliable and Low Latency Communications, 1ms

③mMTC: Massive Machine Type Communications, 1million/km2

從4G演進到5G,單位流量的功耗(Watt/Bit)大幅降低,但5G功耗相比4G大幅增長。預計在5G時代,64T64R AAU最大功耗將會達到1000~1400W,BBU最大功耗將達到2000W。

5G單站典型最大功耗

5G時代,一站多頻將是典型配置。預測5個頻段以上站點占比將從2016年3%增加到2023年45%。一站多頻將導致整個站點最大功耗超過10kW,10個或10個以上頻段的站點功耗超過20kW,多運營商共享場景下,功耗還將翻倍。

5G站點頻段占比演進變化示意圖

這一變化對現有網絡的站點基礎設施帶來大量改造要求:市電容量不足、電源電池容量不足、機柜散熱不足、配電不足等,需要浪費大量的社會資源和站點資源。其次,在5G大功率AAU拉遠供電場景中,線纜損耗過大會導致壓降過大,甚至部分遠端電壓低于設備工作電壓,導致AAU無法工作。

根據中國站點調研及站點工勘,涉及市電改造站點比例超過30%,單站市電擴容費用平均2萬元,中國目前物理站點數量約250萬個,故中國僅市電擴容改造費用就高達150億元。現階段,全球發電主要依靠于火力發電,全年火力發電量在全國發電量中的占比,日本與印度為80%,中國73%,美國為62%。5G網絡功耗增長激發能耗的增長,以中國網絡耗電年總量超過500億度電為例,5G網絡到來后,預計中國網絡耗電將超過1000億度,造成年272億千克碳排放,節能減排面臨重大挑戰。

02

華為和中國鐵塔合作,5G Power具備多維度智能特性

中國鐵塔與華為在杭州部署的5G Power解決方案,可實現一站一柜,并結合智能削峰、智能升壓、智能儲能等多個維度的智能特性。

1、 一站一柜

5G Power解決方案采用全??榛杓?,并通過先進的高密技術,相比傳統電源可實現電源能量密度提升4倍,鋰電能量密度提升1.7倍,實現單柜24kW整流、600Ah鋰電及3.5kW制冷。這樣可實現一站一柜支持2G/3G/4G/5G設備共部署供備電需求。且整流、配電和溫控部件??榛蔥枧渲?,相同初始投資下具備5G演進能力,5G部署時CAPEX節省50%。而傳統的方案則需要更多的機柜。

2、智能削峰

以杭州市合豐村站點為例,它的平均負載為1.4kW,峰值負載為2.7kW,交流限功率為1.6kW,當模擬加載5G業務時,負載峰值超過限功率點。5G Power提供的“智能削峰”創新技術,基于軟件定義電源及智能儲能的智能能源調度算法,在負載峰值時,智能鋰電參與負載供電,實現站點削峰,降低市電按照典型功率配置容量。進而達成“不改市電”,單站降低改造成本超過12500元,減少5G演進的初始投資成本。

5G Power智能削峰測試結果

3、智能升壓

以杭州蕭山站點為例,5G AAU與供電電源拉遠距離大于50米場景,當模擬加載5G業務時,5G AAU上塔后因壓降導致供電電壓不足,站點供電安全不能保障,必須更換AAU供電線纜。且設備功耗增加后帶來線損增加,浪費能源。

智能升壓基于5G電源??橛脛悄茱縲?,可實現系統恒壓供電功能,將原來只能提供48V升壓在48V~57V,而不用更換AAU線纜。實際站點運行結果顯示,直流輸出電壓達到56.9V,相比傳統48V電源直流輸出電壓提升了8.9V。

智能升壓不必進行線纜改造,且可避免不更換線纜下疊加5G站點掉站的??罘延?、線纜損耗增加的問題。智能升壓可降低整站1%的能耗。

4、智能儲能

5G Power支持智能鋰電混合搭配的特性,實現新舊電池、不同容量電池、不同廠家電池、不同材質電池混搭,真正實現電池的按需配置,實現新舊電池均衡充放電,滿足電池按需配置,降低電池建設成本。

03

5G Power解決方案,構建持續發展的綠色能源網

經過中國鐵塔和華為的聯合試點驗證,5G Power解決方案可實現以“不改市電、不動線纜、不增機柜”的方式,高效地部署5G站點,幫助單個站點降低改造成本超過12500元,且單站每年節電4130度,減少1125千克碳排放。中國計劃在2019年~2022年間新建或改造約200萬個5G站點,預計中國鐵塔約80萬個站點將借助華為5G Power解決方案,每年將節省電力33億度,降低900,000,000千克碳排放,實現5G時代綠色能源目標網。

5G Power解決方案主要體現在硬件與軟件創新突破,整站協同,實現極簡、智能與綠色方案,構建可持續發展的5G時代綠色能源目標網。

1、極簡

5G電源容量最高可達24KW,高度只有4U(3U電源,1U塔商共享配電),能夠充分利用存量站點和機柜空間進行收容。而傳統嵌入式電源要達到同等容量高度一般在7到9U,很難利用原有機柜,需要新增機柜,增加站點資源壓力。同時,5G電源為全??榛芄?,以實現電源、儲能、溫控及配電??榛?,按需演進,滿足網絡跨代。而傳統電源不具備全鏈路的可演進性,如遇站點溫控制冷能力不足的情況必須更換整個機柜,無法??榛┤?。

5G Power疊加后站點圖

2、智能

5G Power 具備眾多智能特性,比如智能削峰、智能升壓、智能儲能等,通過智能特性實現市電免改造、電池按需配置、減小供電壓降等降低站點改造成本和運維成本。傳統電源只為站點提供電力供應,不具備上述智能特性,需要對站點進行大量改造以滿足5G建設。

3、綠色

5G Power聚焦能效提升,可實現全鏈路高效,包括部件級、站點級、網絡級、業務級,最終建成零比特、零瓦特的綠色高效節能目標網。傳統電源,只能單一實現站點級高效,但是無法與業務功耗變化協同,當業務低谷時,無法實現電源休眠或者關斷,能耗無法隨著業務變化而變化,無法做到節能能力最大化。

5G Power的技術創新不僅有效降低了5G網絡演進工程成本,提升能效約9%,而且當前5G Power的儲能??榛┤菘梢災С胖泄哪茉淳滴?,針對電網的調頻調峰服務可實現額外8%的收益。

中國鐵塔和華為此次聯合創新行動,對未來全球網絡5G部署及網絡演進具有極大的標桿性借鑒意義,可助力全球運營商節省站點改造投資和能源費用,站點節能減排,構建可持續發展的5G時代綠色能源目標網。

本文發表于《人民郵電報》 |  作者:陳東旭,中國鐵塔高級工程師;葉萬祥,華為通信能源技術總工程師

關鍵字:5G

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