电源叠光，为站点节能减排另辟蹊径

"开源"和"节流"，自古以来是治水的两大途径。当前在通信电源领域，节能的重要性已不言而喻。从途径上说，多从"节流"入手，通过提高站点设备与电源的效率，使得站点的PUE向"1"逼近。如果突破传统的单一电网供电思路，采用太阳能等可再生能源结合电网输入的模式，站点PUE可以进一步优化甚至比1更低。"开源"为站点节能提供了一种崭新的思路。

一、运营商面临增量不增收的局面，向节能要效益存在广阔空间

近年来，4G市场的日益成熟带来网络流量的持续攀升，网络能耗每年以10～20％的速度增长。但电信行业收入仍只有个位数提升，能源成本的增速超过了营业收入。通信业面临着增量不增收的局面。

2013年，国内三大运营商仅电费支出一项就达到了400多亿人民币，向节能要效益尚存在着广阔的空间。通过分析运营商能耗占年收入的比例，全球能耗收入比（ECR）平均1.34%，欧洲最佳仅为0.2%，而中国三大运营商平均高达4%，最高达到5.3%。ECR每降低1%，运营商利润率将提高1%。

另一方面，节能减排已逐渐成为全球经济新的支柱产业之一，也是全球通信业不可推卸的社会责任。欧盟多国采取能源补贴、价格政策、竞争政策、投资政策等多元化的措施来促进可再生能源的发展；我国对节能减排事业日益重视，领导人在最近的讲话上再次提出推进新能源的开发利用。国际上，每吨碳排放在碳交易市场上可以换回约4美元；我国确定的7个碳排放权交易试点市场日前也已全部实现开市。减排就是效益。

二、基站侧能耗占比大，站点节能首当其冲

分析结果显示，无线网络能耗状况呈现出如图1所示的格局。50%~75%的能耗产生于站点侧，站点的节能首当其冲。核心机房虽然单体耗电量巨大，但由于数量不多，整体占比不大。

其中，室内站点占据站点能耗的8成。由于站址难获取或新建站点成本等限制因素，已经建成的室内站点不会轻易舍弃，但室内站点无疑占据着运营商巨大的资源。相比室外站点，室内基站制冷空间广，耗能更为巨大。

图1 无线网络能耗分布，站点侧能耗占比大

三、太阳能供电大幅降低能耗，引领站点节能新方向

从图1的耗能设备分布来看，主设备的能耗占据总体的50%，是站点节能最主要的考量因素。除主设备耗电外，温控系统和电源损耗是能耗的关键部分。而站点节能的方法，归纳起来可分为"开源"和"节流"两种（图2）。

"节流"即在现有输入的条件下，提高站点能源的使用效率，使站点PUE无限接近1。主设备更新换代的速度较快，现网的实际效率已经触及天花板。电源的效率随着华为公司推出98%的目前业界最高效整流模块而达到新高；对温控而言，以高温电池管理为核心的高温站点解决方案能使室内空调温度调高10℃~20℃，节省站点温控的巨大能耗。

目前，站点改造多是从"节流"方面入手的。当效率的提升达到极限，站点PUE无线靠近1，节能之路是否已经走到了头？答案当然是否定的。

如果突破传统的单一电网供电思路，采用混合太阳能等可再生能源输入的模式，站点PUE则完全可以突破1的局限。"开源"为站点节能提供了一种崭新的思路。

"开源"考虑的是使用清洁的可再生能源作为站点能源输入，从源头解决能耗难题。太阳能是站点供电多种能源中最清洁的一种，随着其技术的日渐成熟与相关组件成本的走低，太阳能供电已经得到了广泛的应用，并不再局限于无市电或市电差场景，为市电稳定地区带来站点节能减排的新革命。

以华为2014年推出的可叠光一体化电源解决方案为例。一个3kW负载的通信机房，在白天日照峰值时段采取太阳能供电，能有效节省电耗达100%。以日平均峰值日照时间5小时来算，每年单站可节省5475kWh电能。如果实现全网部署，无线网络能耗收入比将有效减少，相应提高运营利润率。

除了节能减排，太阳能站点供电方案带来的效益可以是多方面的。在环保政策国家可以减免针对工业能源所征的税费，多余电量反哺电网还可获得额外的经济收益。

图2 站点节能的两种途径，太阳能供电是节能"开源"新方向

四、技术成熟，站点电源叠光实用性提高

在实际应用中，站点电源叠光主要需解决三大问题：如何降低部署成本，太阳能发电更加高效，以及统一管理界面（如图3）。当前，叠光技术已经发展得比较成熟，站点叠光能够带来切实持续的效益。

1.分步部署，投资成本降低

实际部署要考虑投资回报的效率。电源和太阳能供电模块统一部署的效果最好，从开始就能获得的最优化节能收益。但一步到位投资较大，考虑到合理的投资回报，分步演进则是一个可行的选择。第一步，在老旧站点进行支持叠光的高效电源改造，效率提升带来能耗和站点占地减少的效益，电源本身支持后续演进；第二步，根据深化节能收益的需要，在原有电源基础上进行叠光升级。光伏板可由客户自行集采。以3kW负载为例，需要配置12块250瓦的光伏板；目前国内光伏板价格约为4元/瓦，单站投资并不算高。

目前比较好的叠光方案，能根据不同应用场景实现分阶段部署，平滑叠光演进。热插拔的PSU和SSU是可兼容混插的，只需添加太阳能配电单元（PVDU），现场升级的工程量较小。此外，可充分利用房顶的空间，放置太阳能板，租金少或无需额外的租金。

2.叠光技术成熟，转换效率高

光能利用率直接关系到节能的效果和初始投资的大小，是电源叠光的关键技术。传统的PWM技术对太阳能转换率不高，同等条件下需额外配置30%的太阳能板，目前更多使用的是追踪精度更高的MPPT技术。

MPPT技术的追踪精度可达99.8%,使PV始终处于最佳功率点；转换的能量比传统PWM技术多30%左右，同等光照条件下能大幅度节省太阳能板的配置。另外，在光照条件较弱（如上午和傍晚）的时候，还可以利用部分太阳能供电。

3.统一管理界面，可靠调度

传统的光伏系统与电源是两套不同的系统，单独采用不同的监控，管理起来比较麻烦。当前的电源不但集成了太阳能供电功能，还集成了监控系统，做到两者的一体化管理，这无疑提升了运营管理的效率。

另外，电源叠光还需要合理的调度逻辑。与无市电地区的光混方案不同，市电稳定地区的太阳能不作为唯一的能量输入源，而是作为节能的手段，有时需要电网与光能结合供电；站点对供电可靠性的要求也相对更高。不过，现在的站点一般配有备电电池，通过监控根据不同环境实现太阳能模块、整流模块与备电电池的综合可靠调度也早已经实现了，能够很好地实现节能效益和供电可靠性之间的平衡。

图3 站点电源叠光关注3大问题

五、多场景下成功应用，实践效果明显

通信能源的叠光供电方案，在全球不同市电场景下已经得到成功的部署，在欧洲等市电稳定地区站点也陆续应用，持续在业务与环境两方面产生显著的效益。

意大利某运营商一向注重节能减排，是能源叠光供电方面较为领先的运营商。华为公司2012年为其提供了光电结合的解决方案，帮助其最大化利用太阳能，减少二氧化碳排放量，每年能够节省XX%的运营费用。

某大型跨国运营商V的新能源混合供电也应用甚广。自2007年以来，华为公司与其合作新能源创新解决方案，并成功应用于不同的子网，取得了良好的效果，实现二氧化碳排放大幅减少。到目前为止，其某子网共已实现节省收益超XX万美元。

结语

引入太阳能为站点供电，不但为站点的节能减排提供了清洁高效的新型解决方案，而且智能可靠、支持不同场景下的平滑叠光演进。成熟化的技术能有效帮助运营商打造优化环保的星级站点。