Labs 導(dǎo)讀
本文針對(duì)當(dāng)前5G站點(diǎn)能源建設(shè)遇到的困難做了詳盡的分析，提出了供電架構(gòu)向智慧能源架構(gòu)演進(jìn)的思路，并對(duì)其可行性和經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益進(jìn)行了分析，同時(shí)對(duì)下一代站點(diǎn)能源產(chǎn)品提出了要求。
作者：
中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司 劉寶昌
中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)采購(gòu)共享中心 鄭宏
1 5G時(shí)代站點(diǎn)能源的挑戰(zhàn)與機(jī)遇
5G網(wǎng)絡(luò)作為下一代通信技術(shù)，將提升更多行業(yè)的數(shù)字化水平，包含智能制造、遠(yuǎn)程醫(yī)療、遠(yuǎn)程教育、智能交通、智能物流、無(wú)人駕駛、無(wú)人機(jī)巡檢等，成為我國(guó)推進(jìn)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的新動(dòng)能、振興實(shí)體經(jīng)濟(jì)的新機(jī)遇、建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)和網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)國(guó)的新引擎。
5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，站點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施先行，但當(dāng)前站點(diǎn)能源的建設(shè)定位依然是配套，供電架構(gòu)延續(xù)被動(dòng)單向供電模式，因此市電電源、直流電源、ICT設(shè)備負(fù)載呈現(xiàn)出三個(gè)煙囪式的架構(gòu)，如圖1所示：
圖1 站點(diǎn)供電架構(gòu)現(xiàn)狀
1.1通信負(fù)載供電需求分析
通信站點(diǎn)負(fù)載在5G時(shí)代對(duì)供電系統(tǒng)提出了更高的要求：
（1）站點(diǎn)功耗大——如何經(jīng)濟(jì)的進(jìn)行站點(diǎn)建設(shè)？
（2）供電復(fù)雜——如何實(shí)現(xiàn)供電制式的軟件定義？
（3）可靠性要求高——如何保證能源供給的高可用度？
1.1.1 通信負(fù)載功耗需求
首先，5G時(shí)代萬(wàn)物互聯(lián)，“大連接、大帶寬”的業(yè)務(wù)模式，注定使基站的功耗大幅增加；其次，5G高頻覆蓋導(dǎo)致站點(diǎn)加密，桿微站點(diǎn)增多，原有宏站電源不僅要供給本站的負(fù)載，還考慮拉遠(yuǎn)站點(diǎn)的能源供給；最后，隨著網(wǎng)絡(luò)向“以客戶體驗(yàn)為中心”進(jìn)行演進(jìn)，核心網(wǎng)用戶面設(shè)備和邊緣計(jì)算設(shè)備會(huì)進(jìn)一步下沉到基站側(cè)，以保證自動(dòng)駕駛、遠(yuǎn)程醫(yī)療等業(yè)務(wù)的端到端低時(shí)延，供電需求將更加復(fù)雜。
1.1.2 行業(yè)負(fù)載功耗需求
5G使能行業(yè)數(shù)字化，行業(yè)專用設(shè)備及終端需要部署在基站側(cè)，一方面對(duì)供電制式提出了新的要求，如何兼容新的供電制式；另一方面由于行業(yè)終端大量接入，站點(diǎn)功耗將持續(xù)增加。
1.2電力供給發(fā)展分析
當(dāng)前電力供給依然是低頻模擬能量流，并且當(dāng)前電網(wǎng)配置的儲(chǔ)能電站、調(diào)峰電站，依然在電力供給側(cè)進(jìn)行優(yōu)化；隨著5G網(wǎng)絡(luò)的快速發(fā)展，負(fù)載側(cè)能源需求急劇上漲，電力供給壓力凸顯：
（1）接入站點(diǎn)市電擴(kuò)容比例高、工期長(zhǎng)：
主要城市包括各直轄市、省會(huì)城市及經(jīng)濟(jì)較好省份，因歷史問(wèn)題，轉(zhuǎn)供電比例大，且無(wú)法保證持續(xù)擴(kuò)容；
按照傳統(tǒng)站點(diǎn)建設(shè)模式，30%站點(diǎn)市電容量不足，需進(jìn)行市電增容；
市電增容審批流程周期長(zhǎng)，同時(shí)嚴(yán)重依賴現(xiàn)有國(guó)網(wǎng)路由建設(shè)情況。
（2）匯聚機(jī)房市電增容費(fèi)用高：
隨著5G網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步扁平化，核心網(wǎng)用戶面設(shè)備下沉、邊緣計(jì)算服務(wù)器的部署，核心機(jī)房/匯聚機(jī)房功耗大幅增長(zhǎng)，僅市電增容改造需8~10萬(wàn)元人民幣的建設(shè)費(fèi)用；
調(diào)研證明，電網(wǎng)的單相樹(shù)狀拓?fù)錈o(wú)法滿足ICT領(lǐng)域急劇增加的負(fù)載功耗需求，在建設(shè)中存在錯(cuò)位現(xiàn)象，導(dǎo)致站點(diǎn)無(wú)法擴(kuò)容。
因此，從電網(wǎng)的角度，期待站點(diǎn)電源自身可以實(shí)現(xiàn)阿米巴經(jīng)營(yíng)，即成為具備一定調(diào)度能力的分布式供電節(jié)點(diǎn)（市電、儲(chǔ)能、新能源、燃料電池等），來(lái)滿足通信網(wǎng)絡(luò)的供電需求。
1.3站點(diǎn)電源現(xiàn)狀分析
目前，站點(diǎn)電源的建設(shè)普遍存在短視的問(wèn)題，以配套的思維來(lái)進(jìn)行補(bǔ)丁式建設(shè)，管理手段也無(wú)法適配網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)，主要表現(xiàn)如下：
（1）為了簡(jiǎn)化能源部分的建設(shè)，存在多期重復(fù)建設(shè)的問(wèn)題，站點(diǎn)資源硬件隔離無(wú)法共享，造成投資浪費(fèi)；一方面站點(diǎn)配套資源持續(xù)堆積，站點(diǎn)租金、電費(fèi)等持續(xù)上漲，另一方面站點(diǎn)資源難以整合利用，升級(jí)改造費(fèi)用高。
（2）OPEX居高不下，能源及基礎(chǔ)設(shè)施的管理依然處于較落后的狀態(tài)；需要引入互聯(lián)網(wǎng)的思維來(lái)重構(gòu)現(xiàn)有站點(diǎn)運(yùn)維系統(tǒng)，提升運(yùn)維效率。
綜上，站點(diǎn)能源建設(shè)上需要引入無(wú)線網(wǎng)絡(luò)目標(biāo)網(wǎng)的思路，避免投資的盲目性，提升投資效率；站點(diǎn)運(yùn)維上需要引入IoT物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、站點(diǎn)3D建模等新技術(shù)，將站點(diǎn)的實(shí)際情況精準(zhǔn)的映射到網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)通過(guò)對(duì)運(yùn)維數(shù)據(jù)的挖掘，實(shí)現(xiàn)主動(dòng)運(yùn)維、提前預(yù)判。
基于負(fù)載側(cè)的巨大變革、電網(wǎng)發(fā)展的不匹配以及站點(diǎn)能源系統(tǒng)本身存在的問(wèn)題，需要構(gòu)筑一個(gè)面向未來(lái)網(wǎng)絡(luò)并可持續(xù)演進(jìn)的站點(diǎn)能源系統(tǒng)，并以此為基礎(chǔ)建設(shè)一個(gè)與移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)緊耦合的智慧站點(diǎn)能源目標(biāo)網(wǎng)，其特點(diǎn)應(yīng)表現(xiàn)為：
（1）智能化：電源功能軟件定義，支持與電網(wǎng)的交互、支持與負(fù)載的聯(lián)動(dòng)、支持儲(chǔ)能的持續(xù)擴(kuò)容，通過(guò)自適應(yīng)的能源調(diào)度提升站點(diǎn)可用度；
（2）模塊化：系統(tǒng)子部件要支持模塊化演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)極簡(jiǎn)部署、按需擴(kuò)容，保證投資效率的提升；
（3）高效化：高效體現(xiàn)為高效利用能源、高效維護(hù)；以最低瓦特成本為考核目標(biāo)可靠站點(diǎn)建設(shè)和維護(hù)。
2 智慧站點(diǎn)能源目標(biāo)網(wǎng)的可行性分析
目前，站點(diǎn)能源具備“分布式儲(chǔ)能”能力，可引入“可再生能源”進(jìn)行“分布式發(fā)電”降低碳排放，同時(shí)兼容拉遠(yuǎn)桿微站點(diǎn)的供電；根據(jù)杰里米·里夫金對(duì)能源互聯(lián)網(wǎng)的定義，站點(diǎn)能源具備能源互聯(lián)網(wǎng)中“可再生能源、分布式發(fā)電、分布式儲(chǔ)能、能源互聯(lián)”四要素，且自身就在ICT行業(yè)，應(yīng)該作為能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的“試驗(yàn)田”。
此外，近些年站點(diǎn)能源領(lǐng)域自身也在進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)化和智能化的演進(jìn)，現(xiàn)就當(dāng)前的新技術(shù)和新趨勢(shì)予以介紹。
2.1以站點(diǎn)電源為中心的智能站點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)
近些年，運(yùn)營(yíng)商面臨流量和收入的剪刀差，OPEX居高不下，為提升站點(diǎn)的運(yùn)維效率，全球運(yùn)營(yíng)商/鐵塔公司均對(duì)站點(diǎn)的數(shù)字化、智能化進(jìn)行了大量實(shí)踐；據(jù)了解，中國(guó)鐵塔公司通過(guò)部署FSU來(lái)提升站點(diǎn)運(yùn)維的效率，但當(dāng)前“只監(jiān)不控”且未對(duì)運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的數(shù)據(jù)挖掘分析。
隨著工控芯片的發(fā)展，高頻整流電源的控制器能力迅速提升，具備整站管理的能力，可提升站點(diǎn)能源可用度，并且通過(guò)對(duì)運(yùn)行數(shù)據(jù)的挖掘和分析可實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)運(yùn)維的閉環(huán)管理，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化運(yùn)維、前瞻性運(yùn)維，指導(dǎo)站點(diǎn)進(jìn)行精準(zhǔn)投資。站點(diǎn)能源智能管控演進(jìn)如圖2所示：
圖2 站點(diǎn)能源智能管控演進(jìn)圖
2.2軟件定義的電源模塊
整流電源模塊實(shí)現(xiàn)了小型化，但面向未來(lái)網(wǎng)絡(luò)演進(jìn)，各種換能模塊增多，如新能源模塊、高壓直流模塊等，會(huì)導(dǎo)致備件管理增大；經(jīng)調(diào)研，業(yè)內(nèi)已有廠家推出軟件定義的電源模塊，通過(guò)軟件的升級(jí)可實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換、高壓直流轉(zhuǎn)換和整流轉(zhuǎn)換。
如果能進(jìn)一步完備軟硬件的解耦和供電的分路隔離，即可實(shí)現(xiàn)軟件定義按需輸出的能源系統(tǒng)。
2.3高密化智能化的鋰電儲(chǔ)能
鋰電池的發(fā)明，開(kāi)啟了電子設(shè)備便攜化的進(jìn)程，促進(jìn)了移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)終端的繁榮；隨著電子產(chǎn)品、儲(chǔ)能電站和電動(dòng)汽車的廣泛應(yīng)用，鋰電池價(jià)格持續(xù)下降，掀起了鋰電替換鉛酸的趨勢(shì)，與傳統(tǒng)鉛酸電池相比較，鋰電池主要優(yōu)勢(shì)如下：
（1）循環(huán)壽命更長(zhǎng)：鋰電池的循環(huán)壽命是鉛酸的5~10倍；
（2）高溫適應(yīng)性強(qiáng)：35度工作溫度對(duì)鋰離子電池壽命和性能無(wú)影響；
（3）短時(shí)備電降額系數(shù)低：1C放電場(chǎng)景，鋰電池可以100%能量輸出，而傳統(tǒng)鉛酸電池僅有40%~55%。
（4）數(shù)字運(yùn)維：鋰電池的電池管理單元實(shí)現(xiàn)了對(duì)電芯的精細(xì)化、數(shù)字化管理；通過(guò)上報(bào)電池的荷電狀態(tài)和健康度，可作為能源互聯(lián)網(wǎng)中備電經(jīng)營(yíng)的基礎(chǔ)；
（5）智能混用：現(xiàn)階段鋰電池和鉛酸電池混搭場(chǎng)景較多，行業(yè)內(nèi)除了原有的外置電池合路器外，已出現(xiàn)以固態(tài)變壓器（雙向DC/DC轉(zhuǎn)換）為核心的內(nèi)置合路器，通過(guò)鋰電池架構(gòu)上的創(chuàng)新贏得運(yùn)維和使用上的便捷，保障了匯聚機(jī)房/核心機(jī)房鋰電池備電的可靠性和安全性。
2.4他山之石的云調(diào)度
2018年滴滴出行運(yùn)送乘客超過(guò)100億人次，用戶行程總里程達(dá) 488億公里。通過(guò)兼?zhèn)湓朴?jì)算、AI 技術(shù)、交通大數(shù)據(jù)和交通工程的智慧交通戰(zhàn)略產(chǎn)品——“交通大腦”，減少 150.7萬(wàn)噸二氧化碳排放，相當(dāng)于 80 萬(wàn)輛小汽車年均形勢(shì) 1萬(wàn)公里的排放量。
通信需求和出行需求同為人類最基本的需求，能源供給又是支撐上述兩個(gè)需求的基石，通過(guò)滴滴的實(shí)踐可以看到，節(jié)省下的每一份能源都將匯流成海，站點(diǎn)能源運(yùn)維同樣需要一份“智慧大腦”，支撐站點(diǎn)管理和運(yùn)維的升維。
綜上，現(xiàn)有站點(diǎn)能源的管理和供電技術(shù)均有了革命性的進(jìn)展，智慧站點(diǎn)能源目標(biāo)的建設(shè)需要以此為據(jù)，找到新技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性的平衡點(diǎn)，并且利用云、大數(shù)據(jù)的澎湃算力和AI的智能分析，擺脫現(xiàn)在站點(diǎn)能源建設(shè)和運(yùn)維的落后狀態(tài)，提升站點(diǎn)能效、簡(jiǎn)化運(yùn)維，達(dá)到降本增效的目的。
3 智慧能源目標(biāo)網(wǎng)的架構(gòu)
基于調(diào)研，智慧能源目標(biāo)網(wǎng)分為三層架構(gòu)“AI平臺(tái)——智能OSS——站點(diǎn)”，可以支撐“一站一策”的執(zhí)行，使站點(diǎn)能源建設(shè)有依據(jù)、投資更精準(zhǔn)，使運(yùn)維有保障、管理維度更精細(xì)；改善以往建設(shè)中雖然建站標(biāo)準(zhǔn)清晰，但是未考慮站點(diǎn)實(shí)際運(yùn)行情況，造成轉(zhuǎn)維后進(jìn)行補(bǔ)丁式建設(shè)的問(wèn)題。智慧能源目標(biāo)網(wǎng)架構(gòu)如圖3所示：
圖3 智慧能源目標(biāo)網(wǎng)架構(gòu)圖
3.1人工智能（AI）平臺(tái)
首先，利用AI平臺(tái)的云和AI的能力支撐“一站一策”的算力需求，通過(guò)對(duì)運(yùn)維數(shù)據(jù)進(jìn)行多維大數(shù)據(jù)分析和數(shù)據(jù)挖掘，簡(jiǎn)化站點(diǎn)的運(yùn)維，具體功能需求如下：
（1）告警智能分析，通過(guò)對(duì)告警的關(guān)聯(lián)分析，向運(yùn)維人員的運(yùn)維平板電腦發(fā)送可能系統(tǒng)拓?fù)鋱D，可能故障點(diǎn)、潛在風(fēng)險(xiǎn)、物料需求等信息，一次上站解決站點(diǎn)問(wèn)題；
（2）建立運(yùn)維專家系統(tǒng)，將站點(diǎn)問(wèn)題的解決方案收集整理，形成線上線下的閉環(huán)，簡(jiǎn)化運(yùn)維難度；配置工業(yè)平板或頭戴式智能終端，便于專家在運(yùn)維中心指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)維，最大程度利用專家資源；
（3）挖掘站點(diǎn)故障題出現(xiàn)之前的運(yùn)行數(shù)據(jù)異常情況，形成主動(dòng)運(yùn)維的依據(jù)，做到防患于未然；
（4）為能源與通信業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)節(jié)能的策略提供依據(jù)。
3.2智能網(wǎng)管系統(tǒng)
傳統(tǒng)網(wǎng)管更多是運(yùn)維數(shù)據(jù)的上報(bào)和收集系統(tǒng)，沒(méi)法直觀展示站點(diǎn)運(yùn)維情況；大量運(yùn)行數(shù)據(jù)從產(chǎn)生到刪除只是被存儲(chǔ)，沒(méi)有得到充分的利用，對(duì)站點(diǎn)改造前后的效果沒(méi)有閉環(huán)分析；告警信息無(wú)分析，交流市電斷開(kāi)系統(tǒng)會(huì)出現(xiàn)4~5條告警，需要運(yùn)維人員基于自身經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分析，對(duì)運(yùn)維人員要求高，且維護(hù)效率低下。
智能網(wǎng)管，作為運(yùn)維可視化的窗口，主要聚焦如下幾點(diǎn)：
（1）整網(wǎng)運(yùn)行的可視化呈現(xiàn)，提供多個(gè)角色的展示界面，對(duì)管理者只展示結(jié)果；對(duì)專家展示數(shù)據(jù)初步分析的結(jié)果和歷史告警處理方法；通過(guò)工業(yè)平板或智能穿戴設(shè)備對(duì)站點(diǎn)工程師進(jìn)行指導(dǎo)，最大化專家資源利用率；
（2）定制化運(yùn)維報(bào)表的定期輸出，有利于通過(guò)區(qū)域賽馬實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)能源等指標(biāo)的持續(xù)提升；
（3）站點(diǎn)改造后的數(shù)據(jù)呈現(xiàn)，支持虛擬化站點(diǎn)子集設(shè)置，驗(yàn)證改造后的效果，支撐投資效果的驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)投資閉環(huán)管理；
（4）業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)策略的下發(fā)，根據(jù)站點(diǎn)情況、業(yè)務(wù)需求等因素的綜合分析結(jié)果下發(fā)智慧站點(diǎn)能源。
3.3智慧站點(diǎn)能源
智慧站點(diǎn)能源，作為站點(diǎn)路由器，適配5G建設(shè)及后續(xù)演進(jìn)的需求，并結(jié)合站點(diǎn)的實(shí)際情況，進(jìn)行站點(diǎn)能源的智能調(diào)度，具體功能要求如下：
（1）電網(wǎng)自適應(yīng)和新型能源的接入，根據(jù)電網(wǎng)情況調(diào)整交流輸入策略，市電穩(wěn)定則限制交流輸入功率，市電不穩(wěn)則限制交流輸入電流，最大程度保證站點(diǎn)可用度；新型能源接入，如太陽(yáng)能、燃料電池等。
（2）存量電源、電池的并機(jī)管理，盤(pán)活存量站點(diǎn)資源；保證站點(diǎn)按照最優(yōu)路徑平滑演進(jìn)到智能電源平臺(tái)。
（3）負(fù)載和能源聯(lián)動(dòng)的執(zhí)行，平臺(tái)下發(fā)策略的執(zhí)行以及和主設(shè)備業(yè)務(wù)的聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)站點(diǎn)資源的充分利用；
（4）聚焦能源多種輸出，支撐行業(yè)終端的接入；支持高壓直流輸出，支撐拉遠(yuǎn)站點(diǎn)的能源供給；支持逆變模塊的輸出，支撐核心網(wǎng)設(shè)備、MEC設(shè)備的供電；
（5）智能配電單元，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)和開(kāi)關(guān)，配合能源業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)的實(shí)現(xiàn)；
（6）智能鋰電池，通過(guò)固態(tài)變壓器的部署支持儲(chǔ)能持續(xù)擴(kuò)容，滿足現(xiàn)階段新舊電池混用、后續(xù)持續(xù)擴(kuò)容的需求；同時(shí)，在不影響現(xiàn)有儲(chǔ)能的情況下，電源和智能鋰電聯(lián)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)負(fù)載削峰、錯(cuò)峰用電等功能；配合整網(wǎng)的儲(chǔ)能調(diào)度，可為電網(wǎng)提供調(diào)頻調(diào)峰服務(wù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)負(fù)載側(cè)的聯(lián)動(dòng)。
綜上，通過(guò)對(duì)智慧站點(diǎn)能源目標(biāo)網(wǎng)的構(gòu)筑，將提升管理、運(yùn)維、建設(shè)等多方面的能力，為通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑能源供給的基石。
4 智慧能源目標(biāo)網(wǎng)的效益分析
智慧能源網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)筑，是通過(guò)ICT的信息化手段，能源互聯(lián)網(wǎng)的思維構(gòu)筑電信運(yùn)營(yíng)商能源專業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。以往站點(diǎn)能源供給的可靠性是通過(guò)堆積資源實(shí)現(xiàn)，智慧能源目標(biāo)網(wǎng)的構(gòu)建，不僅可以實(shí)現(xiàn)更高的可靠性，還可以顯著的減少能源演進(jìn)和建設(shè)方面的投資——通過(guò)集成獲取站點(diǎn)可靠性增益，通過(guò)模塊化降低能源目標(biāo)網(wǎng)演進(jìn)門(mén)檻。
4.1部署極簡(jiǎn)、運(yùn)維極簡(jiǎn)和演進(jìn)極簡(jiǎn)
4.1.1部署極簡(jiǎn)
要求在5G NR部署的過(guò)程中盡量做到不增加機(jī)柜，這就要求站點(diǎn)供電系統(tǒng)進(jìn)一步提升功率密度，使得在同等空間內(nèi)，能夠容納更高功率的供電、備電設(shè)備。
以目前主流使用的室外機(jī)柜為例，柜內(nèi)總空間約30U，除電池18U，BBU兩臺(tái)4U，傳輸2U之后電源空間約4U，容量需求約24kW，要求每U功率密度約為6kW/U，目前主流電源產(chǎn)品的功率密度約2kW/U，需要提升至少3倍。
對(duì)于備電系統(tǒng)，建議采用更高能量密度的鋰電替代傳統(tǒng)鉛酸電池，實(shí)現(xiàn)同等空間內(nèi)收容更大容量的備電電池。傳統(tǒng)電池倉(cāng)7.5~8U的空間僅能收容一組200Ah鉛酸電池，如更換為單組3.6U的150Ah鋰電池，則可以實(shí)現(xiàn)1.5倍以上的容量增加。
以上述改造場(chǎng)景為例，20~30%的站點(diǎn)無(wú)需新增機(jī)柜，將節(jié)省大量的工程費(fèi)用。
4.1.2運(yùn)維極簡(jiǎn)
為降低運(yùn)維成本，5G網(wǎng)絡(luò)能源運(yùn)維系統(tǒng)應(yīng)首先完成站點(diǎn)設(shè)備的數(shù)字化改造，使站點(diǎn)設(shè)備信息都可以上傳至運(yùn)維管理系統(tǒng)，在站點(diǎn)側(cè)通過(guò)電源控制器+無(wú)線傳感器改造啞設(shè)備將會(huì)是主流技術(shù)，同時(shí)部分產(chǎn)品也將通過(guò)IoT技術(shù)實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)。
其次運(yùn)維管理系統(tǒng)需要從信息收集、集中展示轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃?dòng)風(fēng)險(xiǎn)管理、主動(dòng)運(yùn)維，例如電池、溫控設(shè)備的健康度管理，提前預(yù)警風(fēng)險(xiǎn)并精準(zhǔn)維護(hù)，從而有效降低網(wǎng)絡(luò)故障，改善KPI。
此外，運(yùn)維管理系統(tǒng)應(yīng)該具有智能分析能力，針對(duì)海量站點(diǎn)主動(dòng)的智能提取關(guān)鍵信息，例如針對(duì)站點(diǎn)故障，運(yùn)維管理系統(tǒng)應(yīng)從歷史狀態(tài)數(shù)據(jù)、告警數(shù)據(jù)中建立故障發(fā)生模型，從而提取出故障根因，指導(dǎo)維護(hù)動(dòng)作，提升效率。
通過(guò)運(yùn)維工作的升維管理，站點(diǎn)可靠性提升，站點(diǎn)運(yùn)維費(fèi)用進(jìn)一步明晰，有助于提升投資效率。
4.1.3演進(jìn)極簡(jiǎn)
5G網(wǎng)絡(luò)會(huì)經(jīng)歷幾個(gè)階段最終實(shí)現(xiàn)5G網(wǎng)絡(luò)的全面覆蓋：
階段1：5G早期部署階段，5G站點(diǎn)小批量部署同時(shí)伴隨4G站點(diǎn)部署；
階段2：全面的5G FR1頻段部署及小批量FR2頻段部署
階段3：FR2頻段連續(xù)覆蓋部署
面向演進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)需要包括但不限于：功率、配電、多能源輸入輸出、備電、溫控等，現(xiàn)階段站點(diǎn)普遍采用多套電源簡(jiǎn)單疊加，分別為不同設(shè)備供電，重復(fù)投資。系統(tǒng)全模塊化擴(kuò)容具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)：
（1）一次性部署，減少后續(xù)部署難度，縮短TTM。
（2）單個(gè)系統(tǒng)管理簡(jiǎn)單，故障定位快速準(zhǔn)確，維護(hù)效率高，MTTR短。
（3）供電能力池化，容災(zāi)能力強(qiáng)，部件故障影響小。
智慧站點(diǎn)能源的模塊化架構(gòu)，將使站點(diǎn)升級(jí)更簡(jiǎn)單，減少不必要的工勘，減少部署時(shí)間，減小站點(diǎn)運(yùn)維難度，提升站點(diǎn)的可靠性。
4.2能源智能調(diào)度
前文提及現(xiàn)有的站點(diǎn)能源可用度是通過(guò)多層冗余實(shí)現(xiàn)的，無(wú)法適應(yīng)當(dāng)前5G的建設(shè)和持續(xù)演進(jìn)。
因此，需要通過(guò)智能化手段使電源系統(tǒng)同站點(diǎn)其他設(shè)備系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)起來(lái)，優(yōu)化各系統(tǒng)間的調(diào)度，提升利用率，避免大規(guī)模的工程改造。
例如：儲(chǔ)能與用電功率聯(lián)動(dòng)，其工作原理如圖4所示，在用電功率出現(xiàn)峰值時(shí)，調(diào)度站點(diǎn)儲(chǔ)能放電，在用電功率降至市電容量以下時(shí)，啟動(dòng)電池充電。在市電容量普遍周期長(zhǎng)、成本高的現(xiàn)狀下，這種設(shè)計(jì)能帶來(lái)大量的部署時(shí)間節(jié)省和成本節(jié)省，應(yīng)成為供電系統(tǒng)的標(biāo)配功能。
圖4 儲(chǔ)能與用電功率聯(lián)動(dòng)工作原理示意圖
此外，通過(guò)智能化手段也可以解決5G AAU供電問(wèn)題，由于功耗過(guò)大，傳統(tǒng)電壓制式配合細(xì)線纜給5G AAU供電時(shí)會(huì)導(dǎo)致線損大、供電距離受限的問(wèn)題，相比于更換粗線纜，采用升壓供電在工程上和成本上更有優(yōu)勢(shì)。但是考慮到AAU在不同帶載率下功耗差異問(wèn)題，升壓需要具有一定的智能性：能夠跟蹤AAU的功耗變化匹配不同電壓進(jìn)行供電，才能保證在高負(fù)載時(shí)線損最小，同時(shí)在低負(fù)載時(shí)，自動(dòng)調(diào)整輸出電壓使AAU正常工作。供電電壓與供電距離選擇如圖5所示。
圖5 供電電壓與供電距離選擇圖
傳統(tǒng)備電系統(tǒng)放電時(shí)，電壓會(huì)隨著放電過(guò)程持續(xù)下降，如圖6所示。在AAU功耗較大、距離電源有一定距離時(shí)，電池電量無(wú)法充分放出，AAU提前因輸入電壓過(guò)低而終止工作，因此，備電系統(tǒng)也需支持恒壓輸出，保證停電時(shí)站點(diǎn)仍能正常工作。
圖6 電池放電電壓變化圖
4.3高效用電
4.3.1疊加太陽(yáng)能應(yīng)用
目前，太陽(yáng)能生命周期度電成本目前已經(jīng)低至約3至5美分/度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于火電成本，在5G時(shí)代會(huì)迎來(lái)太陽(yáng)能在通信能源的規(guī)模應(yīng)用，通過(guò)光伏&市電智能調(diào)度技術(shù)、光伏發(fā)電控制技術(shù)應(yīng)用，可以進(jìn)一步提升太陽(yáng)能發(fā)電效率，加速綠色能源的規(guī)模應(yīng)用。這不僅僅是企業(yè)社會(huì)責(zé)任的一部分，同時(shí)也可大幅降低電費(fèi)，降低OPEX。
4.3.2從室內(nèi)到室外
當(dāng)前仍有一定比例的站點(diǎn)為室內(nèi)站，制冷系統(tǒng)消耗大量電力，導(dǎo)致站點(diǎn)能耗居高不下，典型室內(nèi)站整站能效約為60%。通過(guò)室外化改造，站點(diǎn)能效可提升至85%至90%，可大幅降低制冷能耗，降低OPEX。
4.3.3低效電源改造
在站點(diǎn)和核心機(jī)房當(dāng)前仍存在大量低效老舊電源，電源效率低于90%，可通過(guò)98%高效電源替換改造，節(jié)省電源損耗，降低OPEX。
4.3.4系統(tǒng)間聯(lián)動(dòng)調(diào)度
通過(guò)系統(tǒng)間的聯(lián)動(dòng)調(diào)度可實(shí)現(xiàn)更高的系統(tǒng)效率。例如AAU同電源聯(lián)動(dòng)，供電電壓根據(jù)AAU負(fù)載率調(diào)整保持線損最��；站點(diǎn)供電同業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)，按需供電實(shí)現(xiàn)ECT（energy consumption per traffic）最低；AI技術(shù)引入，根據(jù)站點(diǎn)溫度、濕度、能源狀態(tài)、業(yè)務(wù)狀態(tài)實(shí)時(shí)調(diào)整系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，達(dá)到系統(tǒng)效率最高。
4.3.5業(yè)務(wù)聯(lián)動(dòng)節(jié)能
當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)是以滿足客戶最大語(yǔ)音/數(shù)據(jù)需求為基礎(chǔ)的分布式移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，但流量消費(fèi)天然具有時(shí)間、地點(diǎn)等屬性的波動(dòng)性。
在保證KPI的情況下，通過(guò)業(yè)務(wù)側(cè)的關(guān)時(shí)隙、關(guān)符號(hào)、關(guān)通道、關(guān)載波和關(guān)頻段可以實(shí)現(xiàn)最高約10%~20的站點(diǎn)功耗節(jié)�。蝗缤ㄟ^(guò)多頻多模的協(xié)同和基于AI的載波關(guān)斷門(mén)限尋優(yōu)，在業(yè)務(wù)低需求時(shí)對(duì)部分設(shè)備進(jìn)行無(wú)關(guān)關(guān)閉，減少待機(jī)功耗；智慧能源站點(diǎn)可以支撐設(shè)備的遠(yuǎn)程關(guān)閉/開(kāi)啟，可以在業(yè)務(wù)需求和自然環(huán)境允許的情況下進(jìn)一步關(guān)閉硬件，實(shí)現(xiàn)更高的收益。
5 總結(jié)和展望
本文提出了智慧能源目標(biāo)網(wǎng)和智慧能源站點(diǎn)的核心思想，對(duì)其中的AI智能平臺(tái)和智慧能源設(shè)備提出了功能要求�？赏ㄟ^(guò)對(duì)現(xiàn)有的站點(diǎn)能源進(jìn)行重構(gòu)，減少建站成本、提升運(yùn)維效率，聚焦降本增效，通過(guò)能源多輸入多輸出的架構(gòu)適配5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)需求。
另一方面，本思想理論可作為站點(diǎn)能源供電架構(gòu)向能源互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)型的參考，借鑒能源互聯(lián)的思路，智慧站點(diǎn)將具備阿米巴蟲(chóng)自運(yùn)營(yíng)、自管理的能力，有助于實(shí)現(xiàn)能量和負(fù)載一體化的分布式管控和互聯(lián)網(wǎng)化的能量運(yùn)營(yíng)。
總之，該思想理論在業(yè)務(wù)上為智慧城市運(yùn)營(yíng)商的轉(zhuǎn)型保駕護(hù)航，在行業(yè)內(nèi)初步實(shí)踐能源互聯(lián)網(wǎng)理論，為更多領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)能源信息化提供了重要的理論和技術(shù)參考。 
