節(jié)能減排與高速網(wǎng)絡(luò)并不矛盾　5G助力減少能耗逐成現(xiàn)實

節(jié)能減排的問題在我們國家的遠景發(fā)展規(guī)劃中有著非常核心的地位，而中期發(fā)展規(guī)劃里也對此有著明確的要求。那么現(xiàn)在如火如荼的5G產(chǎn)業(yè)，對于節(jié)能減排的正向推動價值在哪里，—直是大眾討論的重要話題。

實際上，對于能源行業(yè)來說，是把電力能源和用戶進行連接;對于運營商來說，是把信息與用戶進行連接。我們都知道5G網(wǎng)絡(luò)有著低時延、高速率的技術(shù)特性，極大方便了千行百業(yè)廣大用戶的信息獲取和業(yè)務(wù)生產(chǎn)，為各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型提供網(wǎng)絡(luò)支撐。所以，運營商也十分重視5G+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。之前，工信部在5月底發(fā)布了5個重點行業(yè)實踐的20個應(yīng)用案例，都是5G和工業(yè)生產(chǎn)相結(jié)合的典型應(yīng)用，這些都為企業(yè)提高效率，節(jié)能減碳做出貢獻。業(yè)內(nèi)有專家指出，5G網(wǎng)絡(luò)整體的可靠性，特別是在供電可靠性方面，目前還沒有達到4G的水平。因為5G基站能耗高，蓄電池的放電保障的時長變短。

能源有效利用是一個大方向

根據(jù)各方數(shù)據(jù)，按平均水平計算，能源院估算單基站空載時平均功率約為2.0kw，滿載時平均功率約為3.8kw。根據(jù)通信基站一般技術(shù)標準，空調(diào)系統(tǒng)功率占整個基站功耗的50%。因此，加上空調(diào)系統(tǒng)，單基站年運行時間：按基站全年運行估算，每年運行時長為24小時/單個基站耗電量約為4.0kw～7.6kw。但是根據(jù)全社會用電量預(yù)測，電力需求增長面臨較大的不確定性。有數(shù)據(jù)現(xiàn)實，2019年我國全社會電量72255億時瓦，“十四五”電力需求判斷較為困難，

面臨經(jīng)濟發(fā)展態(tài)勢，經(jīng)濟不電力關(guān)系的雙重研判挑戰(zhàn)，不同機構(gòu)預(yù)測“十四五”用電量增速在3%-5%之間，巨大的差異凸顯了對未來發(fā)展前景的不確定性。所以，能源的有效利用是一個非常嚴肅的問題。

因此，5G自身的節(jié)能減排問題就變成一個持續(xù)探討的話題。2019年5G剛剛開始建設(shè)時，很多人提到“一個5G基站的能耗是一個4G基站的4倍”。事實上，因為5G本身速率比較高，單比特的能耗只是4G的五分之一，但整個基站的比特量太大、速率很高，所以它的單站能耗確實是4G的4倍。要知道，5G網(wǎng)絡(luò)整體的可靠性，特別是在供電可靠性方面，目前還沒有達到4G的水平。因為5G基站能耗高，蓄電池的放電保障的時長變短。通信局站供電系統(tǒng)的設(shè)計規(guī)范現(xiàn)為國家標準，目前的基站建設(shè)供電按照現(xiàn)有標準進行，一旦廣泛和工業(yè)應(yīng)用結(jié)合起來，對5G基站可靠性要求就高了，標準需要對應(yīng)做出變化。

而且，現(xiàn)實情況我們應(yīng)該看到，雖然已經(jīng)出現(xiàn)了一些典型應(yīng)用，但5G網(wǎng)絡(luò)的實際應(yīng)用仍然太少，5G已經(jīng)建設(shè)了不少的基站，5G的高能耗給運營商帶來了很大挑戰(zhàn)，運營商的電費支出是非常大的。從碳排放角度來看，三大運營商年度碳排放量都超過了千萬噸級別，壓力是非常大的。5G基站設(shè)計部門、研究部門致力于5G基站的節(jié)能降耗，除了大力推動共建共享、室外極簡建站等網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方式革新外，也在積極引入太陽能光伏、自然冷源利用等節(jié)能技術(shù)。

短期內(nèi)，由于5G基站數(shù)量規(guī)模較小，對全社會用電量的影響并不顯著。長期內(nèi)，由于技術(shù)的進步，5G單基站的功耗可能會下降，未來實際耗電量占比可能會低于預(yù)估值?，F(xiàn)在對于5G實際發(fā)生的電力需求預(yù)計趨于靜態(tài)測算，具體情況有待持續(xù)跟蹤、觀察，綜上所述，未來5G基站建設(shè)將遵循漸進式發(fā)展節(jié)奏，其耗電量總體增長速度適中。針對5G基站能耗高的問題，有專家表示，電力部門通過多種形式的舉措以實際行動支持5G發(fā)展。例如，推動電力基礎(chǔ)設(shè)施共建共享、推動5G基站改轉(zhuǎn)供電為直供電、采取峰谷分時電價降低5G基站電費支出。當然，對于滿足條件的5G基站轉(zhuǎn)供電改造為直供電，推進具備條件的存量轉(zhuǎn)供電基站改造，優(yōu)化5G設(shè)施電力供應(yīng)申請審批流程，統(tǒng)籌做好電網(wǎng)側(cè)資源規(guī)劃與協(xié)調(diào)，并優(yōu)化擴報裝以及用電業(yè)務(wù)，也是一種合理方式。

5G與電力系統(tǒng)的有效結(jié)合

大眾都知道，由于風電、光伏等新能源發(fā)電基本上是靠天吃飯，受氣象條件決定，具有極大的隨機性、間歇性，為電力系統(tǒng)的電力供應(yīng)安全和運行安全帶來極大挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)通過集中調(diào)節(jié)大容量、同質(zhì)化、穩(wěn)定可控性好的傳統(tǒng)發(fā)電機組，以實現(xiàn)與隨時波動的用電負荷的實時平衡。 在新型電力系統(tǒng)中，要同時應(yīng)對發(fā)電與負荷的高度不確定性，通過調(diào)度廣域分布的、海量的、異構(gòu)資源（包括風光發(fā)機組、儲能、負荷）實現(xiàn)“源網(wǎng)荷儲”實時互動平衡，這就需要充分應(yīng)用先進的數(shù)字化技術(shù)升級系統(tǒng)的運行控制能力，5G通信是其中關(guān)鍵技術(shù)之一。

利用5G的高速率、低（且穩(wěn)定）時延、大連接的特征，能有效滿足“終端海量接入、信息交互頻繁、控制向末梢延伸”的業(yè)務(wù)發(fā)展態(tài)勢，有效擴展了電力系統(tǒng)監(jiān)測控制的范圍與能力。電力企業(yè)已經(jīng)開展試點驗證了5G在輸電線路在線監(jiān)測、變電站巡檢、配網(wǎng)控制與保護、源網(wǎng)荷儲協(xié)調(diào)控制等業(yè)務(wù)中的應(yīng)用效果，并且隨著5G網(wǎng)絡(luò)的完善還會催生新的生產(chǎn)作業(yè)方式與新業(yè)務(wù)模式。有專家指出，數(shù)字新基建未來變成新的耗能大戶，5G基站單站功率比較高，自身有很大的節(jié)能空間。同時，5G基站需要配備儲能，隨著電化學(xué)儲能技術(shù)的成熟，高能量密度、低成本的儲能設(shè)備，5G基站本身就是一個儲能站，在提供5G供電備用的同時，還可以回送給電網(wǎng)，以輔助服務(wù)的方式參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻，助力電力系統(tǒng)的安全運行，會取得比較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

所以，5G與電力系統(tǒng)的結(jié)合將會帶來更大價值，不過5G在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用，還面臨服務(wù)成本、網(wǎng)絡(luò)覆蓋等局限性，需要5G產(chǎn)業(yè)繼續(xù)加大發(fā)展。從成本角度來看，以電網(wǎng)為代表的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，需要的是高安全、高可靠、高質(zhì)量的通信服務(wù)，比如端到端的網(wǎng)絡(luò)切片、固定時延通道，成本能不能被電力系統(tǒng)接受。從網(wǎng)絡(luò)覆蓋角度來看，電力自身的通信網(wǎng)絡(luò)比較發(fā)達，在自身網(wǎng)絡(luò)覆蓋不到、需要5G網(wǎng)絡(luò)的情況下，往往5G也沒有覆蓋，需要5G按需布網(wǎng)，形成對電力系統(tǒng)通信的有效補充。

運營商需要降低能耗成本

如何為運營商減負，如何為行業(yè)提供5G電源保障和精細化配置、5G節(jié)能方案，如何最大限度降低用電成本壓力，成為業(yè)界共同思考的問題。

作為新基建的領(lǐng)頭羊，5G是我國數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的重要載體，新基建戰(zhàn)略促進我國5G建設(shè)進入了“快進模式”，也給行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來了強勁動力，同時給5G建設(shè)提出了更高、更新的要求。5G網(wǎng)絡(luò)快速規(guī)模部署的同時，雖然單比特能耗顯著降低，但卻帶來了較大的總體能耗增長。眾所周知，5G基站已經(jīng)成為耗電大戶，5G會帶來海量的數(shù)據(jù)流和較高的功耗需求，5G每比特的耗電量是下降的，但是總功耗會上升。單個5G基站整體能耗達到4. 5千瓦，為4G基站能耗的3倍，導(dǎo)致運營商通信網(wǎng)絡(luò)運營成本急劇增加。

如何保障運營商5G用電尤其是幫助通信行業(yè)降低5G用電成本，成為業(yè)界共同思考的問題。積極開展產(chǎn)品創(chuàng)新，運用智能空開實現(xiàn)分時下電，進一步降低5G網(wǎng)絡(luò)的運行成本，這是一個思路。通過在供電產(chǎn)品上使用智能空開實現(xiàn)分時下電，按照不同場景制定分時下電規(guī)則，例如覆蓋商業(yè)區(qū)、辦公大樓的5G基站就可以凌晨0點至6點對5G設(shè)備進行關(guān)斷，通過將5G設(shè)備接入智能空開，在動環(huán)上配置相應(yīng)的下電規(guī)則，到下電時間智能空開就會從閉合狀態(tài)變?yōu)榉蛛x狀態(tài)，從而實現(xiàn)對5G設(shè)備停止供電。另一個思路是運用削峰填谷免外電改造、交流集中供電、差異化精準備電等多種創(chuàng)新建設(shè)方案，為行業(yè)節(jié)約5G建設(shè)投資。

后記

我們之前就討論過，5G時代的來臨，并不意味著4G基站將被淘汰，相反作為話音和一般移動通信業(yè)務(wù)，現(xiàn)有的4G基站仍然承擔著較長的使命，繼續(xù)運營。田少勇介紹，基站節(jié)能首要必須以“保障服務(wù)”為前提?？紤]目前運營商通信機房主要能耗集中在通信設(shè)備模塊（50%）、空調(diào)模塊（40%）和其他（10%），所以通信設(shè)備模塊和空調(diào)模塊是基站節(jié)能的著力點。其實，基站通信設(shè)備節(jié)能，主要就是降低或關(guān)閉射頻搭載載波的功放模塊，但目前這個特性的使用率卻不高，原因是傳統(tǒng)的一刀切關(guān)電方式嚴重依賴于定時關(guān)斷等人工設(shè)置的統(tǒng)一默認值，經(jīng)常會影響到用戶的服務(wù)通話和上網(wǎng)體驗，同時也會由于早上通電之后網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)運行正常需要一定的時間。

可以說，基站存在一定程度上的能源浪費，卻也為資本、技術(shù)提供了空前巨大的市場。為大數(shù)據(jù)+AI提供了施展才華的舞臺，節(jié)能減排與高速網(wǎng)絡(luò)并不矛盾。