“開源”和“節(jié)流”，自古以來是治水的兩大途徑。當前在通信電源領(lǐng)域，節(jié)能的重要性已不言而喻。從途徑上說，多從“節(jié)流”入手，通過提高站點設(shè)備與電源的效率，使得站點的PUE向“1”逼近。如果突破傳統(tǒng)的單一電網(wǎng)供電思路，采用太陽能等可再生能源結(jié)合電網(wǎng)輸入的模式，站點PUE可以進一步優(yōu)化甚至比1更低。“開源”為站點節(jié)能提供了一種嶄新的思路。
一、運營商面臨增量不增收的局面，向節(jié)能要效益存在廣闊空間
近年來，4G市場的日益成熟帶來網(wǎng)絡(luò)流量的持續(xù)攀升，網(wǎng)絡(luò)能耗每年以10～20％的速度增長。但電信行業(yè)收入仍只有個位數(shù)提升，能源成本的增速超過了營業(yè)收入。通信業(yè)面臨著增量不增收的局面。
2013年，國內(nèi)三大運營商僅電費支出一項就達到了400多億人民幣，向節(jié)能要效益尚存在著廣闊的空間。通過分析運營商能耗占年收入的比例，全球能耗收入比（ECR）平均1.34%，歐洲最佳僅為0.2%，而中國三大運營商平均高達4%，最高達到5.3%。ECR每降低1%，運營商利潤率將提高1%。
另一方面，節(jié)能減排已逐漸成為全球經(jīng)濟新的支柱產(chǎn)業(yè)之一，也是全球通信業(yè)不可推卸的社會責任。歐盟多國采取能源補貼、價格政策、競爭政策、投資政策等多元化的措施來促進可再生能源的發(fā)展；我國對節(jié)能減排事業(yè)日益重視，領(lǐng)導人在最近的講話上再次提出推進新能源的開發(fā)利用。國際上，每噸碳排放在碳交易市場上可以換回約4美元；我國確定的7個碳排放權(quán)交易試點市場日前也已全部實現(xiàn)開市。減排就是效益。
二、基站側(cè)能耗占比大，站點節(jié)能首當其沖
分析結(jié)果顯示，無線網(wǎng)絡(luò)能耗狀況呈現(xiàn)出如圖1所示的格局。50%~75%的能耗產(chǎn)生于站點側(cè)，站點的節(jié)能首當其沖。核心機房雖然單體耗電量巨大，但由于數(shù)量不多，整體占比不大。
其中，室內(nèi)站點占據(jù)站點能耗的8成。由于站址難獲取或新建站點成本等限制因素，已經(jīng)建成的室內(nèi)站點不會輕易舍棄，但室內(nèi)站點無疑占據(jù)著運營商巨大的資源。相比室外站點，室內(nèi)基站制冷空間廣，耗能更為巨大。
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圖1 無線網(wǎng)絡(luò)能耗分布，站點側(cè)能耗占比大
三、太陽能供電大幅降低能耗，引領(lǐng)站點節(jié)能新方向
從圖1的耗能設(shè)備分布來看，主設(shè)備的能耗占據(jù)總體的50%，是站點節(jié)能最主要的考量因素。除主設(shè)備耗電外，溫控系統(tǒng)和電源損耗是能耗的關(guān)鍵部分。而站點節(jié)能的方法，歸納起來可分為“開源”和“節(jié)流”兩種（圖2）。
“節(jié)流”即在現(xiàn)有輸入的條件下，提高站點能源的使用效率，使站點PUE無限接近1。主設(shè)備更新?lián)Q代的速度較快，現(xiàn)網(wǎng)的實際效率已經(jīng)觸及天花板。電源的效率隨著華為公司推出98%的目前業(yè)界最高效整流模塊而達到新高；對溫控而言，以高溫電池管理為核心的高溫站點解決方案能使室內(nèi)空調(diào)溫度調(diào)高10℃~20℃，節(jié)省站點溫控的巨大能耗。
目前，站點改造多是從“節(jié)流”方面入手的。當效率的提升達到極限，站點PUE無線靠近1，節(jié)能之路是否已經(jīng)走到了頭？答案當然是否定的。
如果突破傳統(tǒng)的單一電網(wǎng)供電思路，采用混合太陽能等可再生能源輸入的模式，站點PUE則完全可以突破1的局限。“開源”為站點節(jié)能提供了一種嶄新的思路。
“開源”考慮的是使用清潔的可再生能源作為站點能源輸入，從源頭解決能耗難題。太陽能是站點供電多種能源中最清潔的一種，隨著其技術(shù)的日漸成熟與相關(guān)組件成本的走低，太陽能供電已經(jīng)得到了廣泛的應用，并不再局限于無市電或市電差場景，為市電穩(wěn)定地區(qū)帶來站點節(jié)能減排的新革命。
以華為2014年推出的可疊光一體化電源解決方案為例。一個3kW負載的通信機房，在白天日照峰值時段采取太陽能供電，能有效節(jié)省電耗達100%。以日平均峰值日照時間5小時來算，每年單站可節(jié)省5475kWh電能。如果實現(xiàn)全網(wǎng)部署，無線網(wǎng)絡(luò)能耗收入比將有效減少，相應提高運營利潤率。
除了節(jié)能減排，太陽能站點供電方案帶來的效益可以是多方面的。在環(huán)保政策國家可以減免針對工業(yè)能源所征的稅費，多余電量反哺電網(wǎng)還可獲得額外的經(jīng)濟收益。
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圖2 站點節(jié)能的兩種途徑，太陽能供電是節(jié)能“開源”新方向
四、技術(shù)成熟，站點電源疊光實用性提高
在實際應用中，站點電源疊光主要需解決三大問題：如何降低部署成本，太陽能發(fā)電更加高效，以及統(tǒng)一管理界面（如圖3）。當前，疊光技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，站點疊光能夠帶來切實持續(xù)的效益。
1.分步部署，投資成本降低
實際部署要考慮投資回報的效率。電源和太陽能供電模塊統(tǒng)一部署的效果最好，從開始就能獲得的最優(yōu)化節(jié)能收益。但一步到位投資較大，考慮到合理的投資回報，分步演進則是一個可行的選擇。第一步，在老舊站點進行支持疊光的高效電源改造，效率提升帶來能耗和站點占地減少的效益，電源本身支持后續(xù)演進；第二步，根據(jù)深化節(jié)能收益的需要，在原有電源基礎(chǔ)上進行疊光升級。光伏板可由客戶自行集采。以3kW負載為例，需要配置12塊250瓦的光伏板；目前國內(nèi)光伏板價格約為4元/瓦，單站投資并不算高。
目前比較好的疊光方案，能根據(jù)不同應用場景實現(xiàn)分階段部署，平滑疊光演進。熱插拔的PSU和SSU是可兼容混插的，只需添加太陽能配電單元（PVDU），現(xiàn)場升級的工程量較小。此外，可充分利用房頂?shù)目臻g，放置太陽能板，租金少或無需額外的租金。
2.疊光技術(shù)成熟，轉(zhuǎn)換效率高
光能利用率直接關(guān)系到節(jié)能的效果和初始投資的大小，是電源疊光的關(guān)鍵技術(shù)。傳統(tǒng)的PWM技術(shù)對太陽能轉(zhuǎn)換率不高，同等條件下需額外配置30%的太陽能板，目前更多使用的是追蹤精度更高的MPPT技術(shù)。
MPPT技術(shù)的追蹤精度可達99.8%,使PV始終處于最佳功率點；轉(zhuǎn)換的能量比傳統(tǒng)PWM技術(shù)多30%左右，同等光照條件下能大幅度節(jié)省太陽能板的配置。另外，在光照條件較弱（如上午和傍晚）的時候，還可以利用部分太陽能供電。
3.統(tǒng)一管理界面，可靠調(diào)度
傳統(tǒng)的光伏系統(tǒng)與電源是兩套不同的系統(tǒng)，單獨采用不同的監(jiān)控，管理起來比較麻煩。當前的電源不但集成了太陽能供電功能，還集成了監(jiān)控系統(tǒng)，做到兩者的一體化管理，這無疑提升了運營管理的效率。
另外，電源疊光還需要合理的調(diào)度邏輯。與無市電地區(qū)的光混方案不同，市電穩(wěn)定地區(qū)的太陽能不作為唯一的能量輸入源，而是作為節(jié)能的手段，有時需要電網(wǎng)與光能結(jié)合供電；站點對供電可靠性的要求也相對更高。不過，現(xiàn)在的站點一般配有備電電池，通過監(jiān)控根據(jù)不同環(huán)境實現(xiàn)太陽能模塊、整流模塊與備電電池的綜合可靠調(diào)度也早已經(jīng)實現(xiàn)了，能夠很好地實現(xiàn)節(jié)能效益和供電可靠性之間的平衡。
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圖3 站點電源疊光關(guān)注3大問題
五、多場景下成功應用，實踐效果明顯
通信能源的疊光供電方案，在全球不同市電場景下已經(jīng)得到成功的部署，在歐洲等市電穩(wěn)定地區(qū)站點也陸續(xù)應用，持續(xù)在業(yè)務與環(huán)境兩方面產(chǎn)生顯著的效益。
意大利某運營商一向注重節(jié)能減排，是能源疊光供電方面較為領(lǐng)先的運營商。華為公司2012年為其提供了光電結(jié)合的解決方案，幫助其最大化利用太陽能，減少二氧化碳排放量，每年能夠節(jié)省XX%的運營費用。
某大型跨國運營商V的新能源混合供電也應用甚廣。自2007年以來，華為公司與其合作新能源創(chuàng)新解決方案，并成功應用于不同的子網(wǎng)，取得了良好的效果，實現(xiàn)二氧化碳排放大幅減少。到目前為止，其某子網(wǎng)共已實現(xiàn)節(jié)省收益超XX萬美元。
結(jié)語
引入太陽能為站點供電，不但為站點的節(jié)能減排提供了清潔高效的新型解決方案，而且智能可靠、支持不同場景下的平滑疊光演進。成熟化的技術(shù)能有效幫助運營商打造優(yōu)化環(huán)保的星級站點。 
