“能效邏輯”與電信行業節能

    電信業：節能面臨新挑戰

    電信行業也是能耗大戶，據悉，在我國，整個通信行業年耗電量超過200億千瓦時，其中移動通信網絡耗電量占絕大部分。從整個移動通信網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品的能源效率上，在實踐中往往事倍功半。

    事實上，在電信網絡中，對于任何系統部件采取的行為，都會在其他部件上引起連鎖反應，能耗及相應的節能措施的實施同樣如此。因此，在應用節能策略時，應當考慮該策略對于其他系統部件的影響。正是從這一角度出發，運用整體分析的方法，艾默生網絡能源提出了“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節能效應，不僅僅直觀地揭示了網絡各子系統在節能降耗方面的邏輯相關性，更為業界提供了一種分析電信機房/基站的思路和方法，為電信行業的管理者提供了降低能耗的新路標。

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

    無線網基站節能策略

    在探討基站節能方面，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消耗，25%的電能被制冷系統消耗。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送和接收處理，系統效率（輸出功率/輸入功率）僅為約1.2%。因此，在整個系統中存在著較大的改進空間。通過進一步分析，艾默生發現節能策略能夠引起如下“級聯效應”：射頻負載節省1W的電能，在信號調制和放大環節就能節省17.3瓦，整流環節節省3.3瓦，制冷環節節省7.1瓦，總體節能超過28瓦。因此，從天線端開始采取節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，艾默生總結出了6項基站節能策略。

    1.優化遠程射頻單元

    典型的RBS基站將120瓦的射頻信號傳輸到天線需要120瓦的電能。將射頻設備從基站基部移到發射塔頂部（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。無論通過來自電網的獨立饋纜傳送，還是通過來自基站的48V電源系統供電，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

    無線發射機和接收機可以轉為ECO模式，當語音流量較低時關閉電源（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。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，同時還能在相關的變流和制冷環節減少能耗。

    3.被動冷卻

    無線基站的空調設備需要的電能相當于RBS基站產生的熱負荷的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，找到恰如所需的節能和降低TCO 的措施。

    4.空調的高級環境控制

    在需要使用空調的情況下，如果將溫度設定到滿足需求的較高點，不僅能夠節省電能的消耗，而且降低了空調單元的開啟頻率，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。在不影響系統可用性的前提下，這種方法可以節省3-4%的電能。

    采用空調節能卡進行機房溫度控制，亦可在確保系統可用性的前提下，一般節省2－5％的電能。

    5.直流電源系統轉換為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。該模式能夠節省146瓦的熱量消耗熱量，即節省了20%的電能。此環節對于整個RBS基站節能的貢獻為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）。艾默生網絡能源通過分析發現，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。

    有線網交換局節能策略

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

    1.電信和IT設備的節能模型

    電信主設備和IT設備采用節能技術或措施，比如采用ECO模式，能夠使整個系統的節能效果大大增加。將能效邏輯應用于交換局，在電信設備上節省15%能耗，總共約9.9kW，由于級聯效應總體節能能夠達到24.3kW在。因此，通過級聯效應擴大節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，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，此環節可以減少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間(68-70華氏度)；采用數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據中心已經應用數年，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制冷系統制冷效率提高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。研究發現，此環節節省的能耗占整個系統節能的4.2%。

    6.直流電源系統采用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，作為當今大多數控制器中的一個軟件特性，ECO模式很可能將變為強制性標準。

    正如“能效邏輯”所示，電信行業的節能是一個系統工程，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能的效果和效率。艾默生網絡能源不僅提出了“能效邏輯”的原理，而且總結出電信行業節能的12項具體措施，提供了切實可行的途徑和方法，并堅持綠色節能的理念，推出新一代綠色的網絡能源解決方案，由此吹響了電信行業綠色節能的“集結號”。■