节能减排构建绿色通信网络

运营一线节能减排构建绿色通信网络四川联通节能减排策略与实践□中国联通四川分公司陆斌摘要：本文通过分析国际国内节能减排形势，论述节能减排的重要性；透过通信网络及设备的生命周期，论述四川联通对节能减排的理解；并结合四川联通的实际情况，探讨并总结了四川联通的节能减排策略与具体实践。关键词：节能减排能耗材耗地耗多密度绿色基站软件降功耗分布式基站新能源B2B直通风一体化机房回收一、节能减排与全球通信业的未来上个世纪末以来，世界面临着巨大的环境危机，全球气候正经历一次以变暖为主要特征的显著变化，气象灾害明显增多，对经济社会发展的影响日益加剧。其主要原因是由于人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料，排放大量的温室气体。中国是全球人口大国和经济大国，也是一个能源消耗大国，然而在多年的粗放式经济发展环境下，我们严重缺乏对能源的高效应用问题的关注。据有关机构研究，2000年按现行汇率计算的每百万美元国内生产总值能耗，我国为1274吨标准煤，比世界平均水平高2.4倍，比美国、欧盟、日本、印度分别高2.5倍、4.9倍、8.7倍和0.43倍。2007年初公布的《政府工作报告》提出，“要把节能降耗、保护环境和节约集约用地作为转变经济增长方式的突破口和重要抓手。”2007年初，中国政府公布了《节能减排综合性工作方案》，明确了“十一五”期间中国实现节能减排的目标任务和总体要求：到２０１０年，单位GDP能耗水平将较２００５年下降２０％左右。移动通信进入中国已有20年时间，作为全社会众多服务业中重要的一环，正在改变消费者的工作、娱乐、生活和商务方式。在过去的20年间，通信运营商关注的重点在于建设一个无缝覆盖的高质量移动网络，从而发展更多的用户和获得更高的收入。今天，随着绿色环保节能减排正在成为全球的热点，中国通信运营商越来越关注全方位的绿色环保和节能减排。以中国联通为例，GSM网络基站数量已超过30万之多，占用的机房面积和每年消耗的能耗更是一个巨大的数字。可以说通信网络在提升人们生活质量的同时，对环境造成的影响也正在扩大，通信业已成为全社会绿色环保节能减排战略中的重要战场。二、移动通信网络的节能减排策略分析建设、运营一个高能效、低排放的移动网络是一个复杂的系统工程，那么联通应该从何着手？1、移动通信网络的能耗定义通过对中国联通现有移动通信网络进行调研和分析，我们发现网络运行中产生二氧化碳排放的“三要素”是能耗、材耗和土地占用，其中材料消耗所产生的排放属于一次性排放，而电能和土地占用产生的排放属于循环型的排放，如主设备在其产品生命周期内都会消耗电能，占用的土地可折算成的绿地每年都会吸收二氧化碳。一般情况下，1度电＝0.32kg标准煤；1机架＝50kg钢材＝37公斤标准煤；1站点＝15m2绿地+6.1吨钢材+7.5吨水泥＝少燃0.2吨标准煤/年+5.6吨标准煤。2、移动通信网络的能耗分析在计算建设第一年各要素产生的排放比例和5年周期内各要素排放的关系时，我们发现：在建设的第一年，机房和铁塔的土建工程占据了总排放的二分之一（图1），成为绝对意义上的排放大户，而在主设备和配套设备的排放中，电能消耗产生的排放占85%。进一步考察一次性排放的各要素关系发现机房建设是排放的第一大户，约占65%（图2），是铁塔产生排放的3倍。另一个让人吃惊的发现是主设备耗材产生的排放竟占了一次性排放的11%，这还不包括主设备运输产生的消耗。而察看计算表格我们发现，主设备包装中使用的木材是造成高排放的主要原因。主设备34%配套设备19%机房+铁塔47%图1站点各要素年排放所占比例耗材排放主设备11%,配套设备3%,机房65%,铁塔21%,图2站点耗材年排放比例若以联通通用设备五年生命周期来考察各项能耗累积的比例，就会发现主设备和配套设备由于电能消耗的循环累积而所占比例上升到80%；而机房铁塔的排放比例大幅下降，但仍然占据了20%。再从另一个视角“能、材、地”三要素来审视各自的演变关系，循环型的能耗从47%增加到80%，而一次性耗材排放退居到第二位占17%。（图3）能材地三要素周期排放演变47%51%2%80%17%3%耗能耗材占地5年期排放1年期排放5年排放比例主设备52%,配套设备30%,机房+铁塔18%,图35年站点排放比例3、四川联通节能减排策略分析通过上述分析，可以看到四川联通节能减排应该从以下几个方面入手：尽量减少机房面积和机房数量由于机房排放占据了一次性排放的三分之二，机房占地所造成的排放又占总排放的3%。因此采用减少机房数量的方案会比采用新型大机房的方案在节能减排方面拥有更大的优势。移动降低设备本身的能耗很关键，主流设备商都在通过提高设备集成度减少机房面积、降低配套需求等多个方面去减少能耗和消耗。比如说目前的设备集成度越来越高，这就减少了对扩建机房的要求，分布式基站甚至无需机房就能实现快速建网，这也是节能减排。减少电能消耗从产品的生命周期角度来看，电能消耗将占排放的绝大部分，减少基站和配套设备耗电是减少排放的主要任务；设备能耗降低了，机房内部的电池、空调能耗也会随之降低，运营商、设备商同时还在考虑如何进一步减少机房空调的应用，比如说中国南北的温度相差很大，智能通风在某些区域就是一种可行的解决方案。采用新能源新能源能降低100％能耗排放，效率很高，新能源往往结合低功耗设备和绿色解决方案来使用效果最佳，在小容量站点使用更合适。隨着主设备功耗进一步降低，为新能源的使用提供了可能。华为、爱立信、诺基亚西门子这几大移动主流设备商多次展示了通过太阳能、风能、生物能源进行基站的能源供应。全流程降低耗材的使用主设备的耗材占据了相当的比例，小型化和支持融合演进的设备将为绿色电信做出巨大的贡献。木材的消耗主要是在包装，办公用纸等方面，总量虽不是很大，但鉴于它吸收二氧化碳的能力，也应是节能减排重要的一项。三、四川联通的节能减排解决方案1、四川联通节能减排解决方案逻辑图节能减排是一个涉及到整个产业链的大事，四川联通需要联合主设备供应商以及机房、电源、空调等配套设备供应商来共同应对这一挑战。图4四川联通E2E节能减排解决方案逻辑图依照绿色策略和节能减排逻辑图，端到端的绿色设计理念是以四川联通的需求为源头，以达到四川联通节能减排要求为结果，由此把绿色的理念注入到产品的设计，公司的运营和产业链的各个环节，并带动整个产业实现节能减排的目标。2、四川联通节能减排策略采用E2E全方位绿色设计方案，四川联通制定出如下十三大节能减排策略，具体的节能减排解决方案的设计是对策略进行进一步的组合，使四川联通可以依据自身的地域环境，状态特点和发展阶段逐步的，组合式的实施。策略1：软件升级实现现网设备功耗降低10％左右。通过对现网设备的软件升级，支持载波级智能关断、快速功控、非连续发射，在不对现有网路设备进行任何硬件改动的情况下可以将现网功耗降低10％左右。现网基站设备建议通过软件升级方式实施节能减排。07年12月在成都对软件降功耗技术进行了测试，测试数据表明，采用BCCH优先指配＋时隙级智能关断＋智能载波关断等软件降耗技术可节省电耗36％。绿色设计……新能源利用…B2B电子商务…环保包装设计…设备温度适应性强…设备高集成度/分布式…设备高能效…设备重量轻，易安装…降低配套能耗…绿色能源…减少运作消耗…减少包装废弃…机房温度调高…减少机房面积/机房…降低设备能耗…减少机房承重绿色核心机房绿色供应链业务环境核心设备控制器传输、数通温控包装资料B2B废物回收基站空调传输无线站点核心机房供应链无线站点核心机房供应链无线站点核心机房供应链…废旧电池、电子废物回收…设备回收利用节能减排需求绿色站点策略2：低功耗绿色设备替代退服老旧基站，相对于传统老基站功耗下降63％。1）采用业界主设备供应商在2007年年底推出的新型双密度绿色基站和多密度绿色基站。双密度绿色基站相对于传统宏基站在功耗上下降了37％。多密度绿色基站进一步降低功耗，相对于传统宏基站在功耗上下降了56％。2）退服的老基站如采用多密度绿色基站替代，其功耗相对于传统老基站（S888功耗通常为3600W）下降63％策略3：机房紧张的站点采用高集成度方式进行扩容或900/1800共站，可使排放总量下降23％～55％。1）机房紧张站点面临无法增加机柜的问题，而多密度绿色基站相对于双密度在集成度上提升了1倍。如从S444扩容到S666或S888需要增加一个机架，而采用多密度载频板扩容就不需要增加机柜。2G900大站扩容采用多密度QTRU载波板节省机房和电耗，排放总量下降55％；2）对900MHz站点需要建设共站式1800，而同时面临机房紧张问题时，可采用不需机房的1800MHz分布式基站，这样既实现了本身设备的功耗减低，也节省了大量配套能耗。对机房紧张站点，分布式基站在900/1800共站中使用，排放总量下降23％；策略4：分布式基站功耗只有宏基站的60％，可实现零机房建站，功耗低。分布式基站无需要机房，功耗低、自然散热无需空调，是最有效的节能减排方式。多密度绿色RRU可实现单模块12载波，完全可以替代宏基站，而其功耗只有宏基站的60％。新建站在有条件区域建议大量使用分布式基站。作为相应的配套设备，采用室外型蓄电池柜可解决分布式基站所面临的为蓄电池单独建机房的尴尬问题，进一步提高了分布式基站的实用性。策略5：提升机房温度，降低空调电耗，排放总量可下降5％。现有机房温度为25℃，将机房温度提升到35℃，可将空调能耗下降15％。机房内除蓄电池外，主设备和配套耐热性高，完全可以在35～40℃环境下工作。配合蓄电池半导体机柜点状制冷可顺利实施。通过提升机房温度实施节能减排，排放总量可下降5％。策略6：改造普通机房为直通风机房，降低空调电耗，排放总量下降22％。直通风设计是采用直通风机与空调的配合，通过智能切换减少空调开启时间，以降低配套设备的耗电，并通过防尘风机实行有效防尘。直通风机房解决方案在海外实际应用中可降低温控成本70％，深受国际运营商的欢迎。现网机房采用直通风改造，可使排放总量下降22％。策略7：使用一体化机房＋直通风，节省空调电耗和机房排放，排放总量下降32％。一体化机房Shelter机房隔热性能好，通过我们实地的测算发现土建机房传热是Shelter20～30倍，环境热负荷高，不利于更好的实现节能减排。而且Shelter节省了大量的土建和设备安装工作，既减少了耗能，耗材产生的排放，又为快速部署提供了便利。新建一体化机房＋直通风替代普通机房，排放总量下降32％。策略8：高集成度BSC，核心网与传输设备，节省机房面积，大幅减低功耗。采用自动变频、低功耗器件和专用ASIC等技术实现设备的高集成化，降低设备重量，减小设备体积，使设备在集成度和融合演进方面迈出历史性的一步，在“能、地、材”三方面节能减排实现飞跃。采用高集成度的BSC、核心网和传输设备，可降低功耗40％以上，同时尽量采用支持2G至3G演进的设备也是节能减排。策略9：下送风系统是核心网机房的一次革命。下送风空调系统及工程配套设备造价成本比上送风低23%，而且一年能够节省29%的电力消耗，为运营商实现了社会效益与经济效益的双赢。策略10：引入现代化物流，带来包装模式的绿色革命。现代化物流的关键是采用6R材料技术减少包装消耗，循环使用的周转架替代木质包装箱，箱体型号标准统一，实现装储运方便。经测算6R设计使未来单位木材、纸、塑料分别降耗40～75％，标准集装箱取代传统运输技术大幅降低包装材料消耗达60％。策略11：资料电子化使信息化产业又上台阶。资料电子化是依据运营商的要求分阶段实现的。第一阶段，至2008年末实现以光盘发货为主，随设备配快速安装指南，随机柜配机柜安装指南，成套纸件为选配，最终减少纸件发货90%；第二阶段从2009年开始，实现随软件安装电子文档系统，电子文档包从Support网站下载，最终减少光盘发货60%。策略12：B2B订货流程提高了工作效率。B2B对内搞活流程提升了企业现代化程度，促进了上下游紧密合作，并做到及时信息沟通，提高效率，无纸化，减少差错。策略13：开展废旧电池、电子废物回收利用活动。铅酸蓄