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基 站 节 能 方 案 及 实 施 办 法 中 国 联 通 唐 山 分 公 司 刘 金 才 摘 要 : 本 文 通 过 唐 山 联 通 部 分 通 信 基 站 的 节 能 实 践, 对 基 站 节 能 方 案 进 行 了 较 为 深 入 的 探 讨, 指 出 了 基 站 节 能 的 现 实 意 义 和 必 要 性, 以 及 为 企 业 所 带 来 的 经 济 效 益 关 键 词 : 基 站 节 能 空 调 节 能 安 全 节 能 1 前 言 联 通 历 经 10 年 风 雨, 在 全 体 联 通 人 的 共 同 努 力 下, 业 务 飞 速 发 展, 基 站 容 量 持 续 增 加, 直 流 负 荷 也 由 最 初 的 30A 上 升 到 现 在 的 60 80A, 甚 至 一 类 站 已 达 到 了 一 百 多 个 安 培, 此 外 一 些 基 站 甚 至 是 多 彩 钢 板 房, 由 于 其 空 间 狭 小, 保 温 性 能 高, 基 站 内 空 气 焓 值 过 用 电 情 况 高, 热 量 密 度 大 上 述 原 因 导 致 了 空 调 的 启 动 频 繁, 热 停 止 时 间 甚 至 不 足 1 分 钟, 这 样 的 启 动 频 率 是 唐 照 明 及 其 它 10% 山 空 调 故 障 率 与 耗 能 偏 高 的 主 要 原 因 根 据 基 站 机 房 设 备 负 荷 分 析 : 机 房 内 通 信 空 调 耗 电 通 信 设 备 用 电 设 备 用 电 和 空 调 用 电 平 均 各 占 50%, 本 着 运 行 维 护 出 50% 40% 效 益 的 原 则, 将 节 电 作 为 日 常 降 耗 的 一 项 重 点 工 作 来 抓, 从 小 事 做 起, 从 点 滴 做 起, 加 强 局 房 节 能 管 理, 检 查 节 能 的 落 实 情 况 2 基 站 节 能 方 案 2.1 为 解 决 多 耗 能 及 停 电 温 高 等 问 题, 曾 引 进 一 些 利 用 室 外 冷 源 的 节 能 实 验 设 备, 但 却 很 难 达 到 安 全 效 果 下 图 为 安 装 某 一 款 通 风 设 备 前 后 的 停 电 模 拟 温 升 图 图 1 停 电 模 拟 温 升 图 从 图 1 可 以 看 出 一 旦 空 调 损 坏 或 停 电, 彩 钢 机 房 温 度 可 在 一 小 时 左 右 达 到 50,3 个 小 时 后 可 达 到 80, 如 果 空 调 维 护 不 及 时, 肯 定 给 基 站 电 池 和 设 备 带 来

毁 灭 性 的 损 失 从 图 1 中 可 以 看 出 必 须 采 取 有 效 措 施, 否 则 将 成 为 安 全 生 产 的 隐 患 而 增 大 空 调 热 停 止 时 间 利 用 室 外 冷 源 是 降 低 损 失 及 安 全 节 能 的 有 效 手 段 河 北 省 唐 山 市 属 暖 温 带 低 湿 润 地 区 向 半 干 旱 地 区 过 渡 的 大 陆 性 季 风 性 气 候 冬 季 干 燥 寒 冷, 秋 季 低 温 湿 润, 春 季 低 温 半 干 旱 低 湿 润, 夏 季 高 温 潮 湿 下 表 为 唐 山 市, 秋 末 冬 季 初 春 各 月 份 平 均 气 温 : 月 份 十 一 月 中 下 旬 十 二 月 一 月 二 月 三 月 上 中 旬 温 度 14 18 2 8-4 -3-1 -3 13 17 唐 山 市 全 年 约 有 三 三 个 半 月 可 提 供 充 足 的 冷 源, 其 中 十 一 月 下 旬 到 三 月 上 旬 约 两 个 月 时 间 平 均 温 度 在 以 15-17.5 上 地 域 城 市 全 年 15 度 以 下 小 时 数 占 全 年 小 时 数 理 论 节 能 比 例 河 北 唐 山 4563 52.1 39.06678 由 于 一 般 的 智 能 通 风 系 统 普 遍 存 在 户 外 温 度 超 过 +20 时 效 果 变 差, 且 影 响 基 站 的 空 气 洁 净 度 也 构 成 对 安 全 生 产 的 威 胁, 现 在 仅 限 于 一 些 不 太 重 要 的 基 站 谨 慎 使 用 2.2 提 高 电 源 电 池 质 量 及 合 理 调 度 油 机 通 过 提 高 电 源 功 率 因 素 ( 根 据 经 验 值, 建 议 功 率 因 素 控 制 在 0.95 左 右 比 较 合 适 ) 降 低 谐 波, 即 可 降 低 设 备 损 耗 延 长 寿 命 ; 保 证 蓄 电 池 的 日 常 测 试 和 维 护, 从 质 量 开 始, 提 高 蓄 电 池 后 备 保 障 时 间 ; 合 理 调 度 油 机, 控 制 发 电, 降 低 运 维 成 本 同 时 还 应 重 视 电 源 及 动 力 配 套 设 备 资 源 合 理 有 效 利 用 2.3. 灵 活 调 整 动 力 配 套 的 冗 余 容 量 调 查 设 备 负 载 比 例 使 用 频 率, 在 保 证 设 备 安 全 运 行 的 前 提 下 调 整 冗 余 容 量, 以 提 高 设 备 利 用 率 此 外 机 房 封 堵, 也 可 节 能 降 耗 减 少 外 墙 传 热, 提 高 机 房 墙 体 保 温 隔 热 性 能, 减 小 窗 墙 面 积 比 例, 并 采 用 双 层 密 闭 窗, 窗 内 装 遮 阳 窗 帘, 以 减 小 窗 户 的 透 热 系 数 2.3 合 理 利 用 机 房 空 调 机 房 空 调 是 局 房 和 基 站 用 电 开 支 中 最 大 的 一 项, 从 空 调 节 电 角 度 讲, 空 调 设 备 只 有 工 作 在 良 好 的 状 态 下, 才 能 发 挥 其 最 大 的 工 作 效 率, 从 而 节 省 电 力 3. 分 析 空 调 节 能 的 原 理 影 响 空 调 机 组 能 耗 的 主 要 因 素 是 依 据 机 房 设 备 热 负 荷 和 机 房 外 部 环 境 热 负 荷 以 及 空 调 制 冷 量 和 能 效 比 空 调 机 组 消 耗 电 量 主 要 体 现 在 中 午 室 外 温 度 高 峰 时 ( 主 要 是 夏 季 高 温 时 段 ) 我 们 通 过 提 高 室 内 设 定 温 度 1 的 电 力 削 减 方 法, 这 是 一 种 节 能 的 途 径, 人 为 地 将 按 设 定 温 度 点 提 高 1-2 的 上 升 状 态 (22 升 至 23 ), 以 获 得 节 能 和 降 低 运 行 费 用 的 效 果 ( 根 据 资 料 显 示 可 节 省 6-9% 的 用 电 量 ), 不 过 这 将 使 环 境 平 均 温 度 升 高, 应 密 切 注 意 机 房 整 体 环 境 的 温 度 梯 度, 根 据 温 度 变 化 的 梯 度 来 进 行 调 整 矫 正, 以 满 足 机 房 的 整 体 温 度 控 制 要 求, 不 宜 一 概 而 论 3.1. 根 据 分 析 开 发 节 电 原 理 及 特 点 空 调 系 统 在 正 常 的 使 用 过 程 中, 当 机 房 处 的 实 际 温 度 或 供 给 机 房 的 介 质 温 度 达 到 某 个 判 定 值 时, 主 机 ( 或 压 缩 机 ) 停 止 运 行, 依 靠 介 质 的 蓄 冷 能 力 ( 房 间 的 蓄 冷 能 力 及 热 惯 性 ) 继 续 给 机 房 供 冷 ; 只 有 当 温 度 回 升 达 到 开 机 的 判 定 值 时, 主 机 ( 或 压 缩 机 ) 才 再 次 启 动 运 行, 如 此 循 环 往 复 以 适 应 机 房 负 载 的 变 化 主

机 开 机 运 行 时 间 的 长 短 与 机 房 的 负 载 有 关, 负 载 越 大 ( 如 外 界 环 境 温 度 越 高 ) 运 行 时 间 就 越 长 然 而 机 房 空 调 系 统 的 最 大 负 载 能 力 是 按 天 气 冷 热 负 荷 最 大 的 条 件 来 设 计 的, 存 在 着 很 大 的 余 量 在 实 际 运 行 中, 系 统 极 少 在 这 种 极 限 条 件 下 运 行, 所 以 实 际 总 不 能 达 到 满 负 荷, 由 于 此 控 制 方 式 上 的 缺 陷, 使 机 房 空 调 系 统 的 能 源 浪 费 现 象 十 分 普 遍, 空 调 在 达 到 设 定 温 度 后, 平 均 4 分 钟 左 右 压 缩 机 启 动 一 次 我 们 根 据 此 原 理 利 用 AT89C51 单 片 机 制 作 了 空 调 节 能 器 以 下 为 节 能 器 的 节 能 原 理 压 缩 机 启 动 时, 用 电 量 是 压 缩 机 正 常 工 作 时 的 6-7 倍 ; 安 装 节 能 器 可 使 压 缩 机 的 启 动 频 次 减 少, 从 而 节 约 大 量 的 电 能 ; 节 能 器 是 对 压 缩 机 运 行 周 期 的 开 停 时 间 重 新 进 行 设 定 : 实 际 上, 这 个 时 间 量 的 设 定, 是 经 过 对 空 调 系 统 的 装 机 容 量 和 使 用 状 况 进 一 步 测 试 分 析 后 及 反 复 调 整 所 做 出 的 ( 根 据 内 外 部 环 境 温 度 来 决 定 控 制 压 缩 机 的 运 行 时 间 ) 即 同 时 设 定 两 个 时 间 值, 延 长 热 停 止 时 间 值 5~75 分 钟, 运 行 时 间 值 4~60 分 钟 + 停 机 时 间 0~60 分 钟 节 能 器 对 是 否 从 关 机 状 态 转 换 为 开 机 运 行 状 态 进 行 检 测 分 析, 节 能 器 检 测 到 这 个 原 运 行 信 号 输 入 经 过 设 定 的 时 间 后, 再 将 运 行 信 号 送 到 压 缩 机 使 之 启 动 通 过 节 能 器 延 时 启 动 时 间 的 设 定, 空 调 停 机 时 间 比 以 前 有 所 延 长, 机 房 的 温 度 会 略 有 增 加 ( 一 般 在 0.5~1.0 之 间, 可 根 据 延 时 开 机 时 间 调 整 ) 此 时, 压 缩 机 运 行 时 间 的 缩 短 对 热 交 换 过 程 的 影 响 很 小, 压 缩 机 停 止 工 作 后, 系 统 内 还 有 剩 余 冷 气, 因 此 此 时 吹 出 的 风 还 是 冷 风 充 分 利 用 介 质 和 房 间 的 蓄 冷 能 力 及 热 惯 性, 达 到 节 能 的 目 的 由 于 机 房 的 高 精 度 温 度 的 要 求, 有 的 空 调 设 备 处 在 长 时 间 运 行 状 态 下, 造 成 制 冷 效 率 降 低 热 交 换 率 降 低 能 耗 增 加 节 能 器 通 过 运 行 时 间 停 止 时 间 的 设 定 : 即, 例 如 设 定 运 行 60 分 钟 ( 可 选 择 ) 后, 强 制 设 备 停 止 ; 停 机 时 间 : 设 备 原 有 的 延 迟 3 分 钟 +8 分 钟 ( 可 选 择 ), 使 系 统 内 的 制 冷 剂 压 力 重 新 恢 复 平 衡, 达 到 初 始 化 当 停 机 时 间 结 束, 由 节 能 器 输 出 压 缩 机 运 行 信 号, 制 冷 系 统 处 在 最 佳 的 工 作 状 态, 制 冷 效 率 热 交 换 率 达 到 最 高 从 而 保 护 了 压 缩 机, 降 低 了 故 障 率 因 此 实 现 了 节 能 的 目 的 3.2. 空 调 热 停 止 延 迟 启 动 的 节 电 原 理 : 使 用 本 产 品 前 后 空 调 环 境 中 温 度 的 变 化 情 况 对 照 图 2 中, 红 色 虚 线 为 使 用 节 能 器 后 的 情 况, 黑 色 实 线 为 未 节 能 时 的 情 况 温 度 时 间 开 机 停 机 时 间 图 2 使 用 节 能 器 前 后 电 量 变 化 情 况 对 照 图

图 3 使 用 节 能 器 节 能 节 电 对 比 图 节 能 器 控 制 器 是 把 压 缩 机 启 动 状 态 与 控 制 信 号 同 时 输 入 而 进 行 调 整 控 制 的, 即 对 空 调 ( 原 控 制 器 ) 发 出 的 压 缩 机 启 动 信 号 进 行 控 制, 使 压 缩 机 的 启 动 延 迟 到 设 定 的 时 间 量, 强 制 使 主 机 继 续 保 持 停 机 状 态 ( 延 长 热 停 止 时 间 ), 经 过 预 先 设 定 的 时 间 后 再 发 出 启 动 指 令 时 使 主 机 开 机 ( 压 缩 机 ) 运 行 可 使 空 调 系 统 主 机 ( 或 压 缩 机 ) 的 运 行 时 间 缩 短 或 延 长, 从 而 提 高 系 统 运 行 效 率 3.3. 局 房 空 调 的 安 全 节 能 测 试 通 信 机 房 由 于 交 换 机 设 备 长 年 24 小 时 不 停 的 工 作 并 且 持 续 不 断 产 生 大 量 的 热 量, 这 就 要 求 机 房 内 设 定 在 恒 温 状 态 下 (20 0 C-22 0 C), 以 确 保 交 换 机 设 备 的 正 常 运 转, 空 调 负 荷 耗 电 约 为 50w/m 2 或 更 高 由 于 唐 山 的 Liebert 和 RC 空 调 在 设 计 时 只 考 虑 调 节 制 冷 能 力, 没 有 考 虑 耗 能 所 以 此 类 空 调 系 统 尚 存 节 能 空 间 在 此 情 况 下, 通 过 节 能 控 制 器 对 原 压 缩 机 启 动 频 次 做 出 相 应 的 调 整 及 控 制, 可 以 改 变 原 压 缩 机 的 运 行 规 律 空 调 机 组 在 原 模 式 下 运 行 周 期 15 分 钟, 经 调 整 后 的 运 行 时 间 为 26 分 钟 这 样 调 整 了 压 缩 机 的 运 行 周 期, 并 且 压 缩 机 运 行 周 期 的 缩 短, 可 以 节 约 部 分 电 能 这 个 差 值 将 作 为 电 量 削 减 效 果 表 现 出 来

图 4 唐 山 空 调 机 组 调 整 运 行 周 期 节 电 对 比 图 在 空 调 机 组 功 率 不 变 的 情 况 下, 减 少 无 效 的 功 耗, 将 压 缩 机 的 运 行 周 期 调 整 到 用 电 负 载 最 佳 状 态, 使 空 调 系 统 效 率 改 善, 可 有 效 调 配 空 调 机 组, 因 此, 延 长 热 停 止 时 间 就 相 当 于 延 长 压 缩 机 的 运 转 周 期 的 高 效 运 行 时 间, 故 可 提 高 系 统 总 的 运 行 率 ; 结 果 是 在 保 证 总 的 制 热 量 不 变 的 前 提 下, 减 少 热 停 止 时 间, 有 效 提 高 用 能 效 率, 达 到 节 能 目 标 4. 局 房 基 站 空 调 的 安 全 节 能 基 于 彩 钢 板 房 基 站 特 点, 根 据 典 型 基 站 设 备 功 耗 和 散 热 结 构 等 特 点, 采 用 空 调 节 电 器 和 热 量 直 排 系 统 相 结 合 的 办 法, 为 基 站 停 电 温 高 和 基 站 节 能 找 到 了 一 条 出 路 下 图 为 基 站 节 能 的 具 体 实 施 图, 其 中 空 调 节 能 器 可 有 效 延 长 空 调 热 停 止 时 间, 提 高 空 调 使 用 效 率,C 网 载 波 直 排 系 统 可 采 用 静 压 设 计, 风 量 为 每 小 时 200L 左 右, 可 直 接 将 载 波 发 生 的 大 量 热 量 直 牌 到 机 房 外, 双 载 波 配 置 的 基 站 可 直 接 降 低 空 调 制 冷 量 近 3Kw, 按 空 调 能 效 比 为 3 计 算, 每 小 时 节 电 1 度 由 于 唐 山 基 站 负 荷 较 高 的 原 因, 节 能 效 果 也 会 因 季 节 原 因 有 所 变 化, 室 外 温 度 越 低, 空 调 热 停 止 时 间 越 长, 因 为 直 排 系 统 风 量 很 小, 也 不 会 给 基 站 环 境 造 成 影 响 基 站 测 试 数 据 如 下 : 设 备 名 称 直 流 电 流 耗 散 功 率 备 注 华 为 传 输 2 110W 西 门 子 240 G 网 BTS 35 1920W 6 CU MOTO 4812T 40 2200W 单 载 波 最 大 直 流 总 电 流 ( 忙 时 ) 80 4400W

澳 柯 玛 5P 空 调 AC 9A 5500W 能 效 比 2.7 基 站 最 大 用 电 量 10KW 日 耗 电 240 度 图 5 唐 山 联 通 杨 家 口 基 站 C 网 直 排 系 统 和 空 调 节 能 器 配 合 使 用 图 测 试 时 间 为 2006 年 8 月 3 日 16:10 至 8 月 5 日 0 点 : 测 试 时 长 30 小 时, 室 外 最 高 温 度 35 度, 空 调 开 停 比 为 50%, 若 设 定 温 度 为 25, 节 电 也 可 达 18% 以 上

图 6 杨 家 口 基 站 C 网 直 排 系 统 模 拟 停 电 温 升 测 试 图 测 试 时 间 :2006 年 7 月 25 日 9:30 至 7 月 26 日 10:00 测 试 时 长 24 小 时, 室 外 最 高 温 度 36 度, 室 内 最 高 温 升 34.8

5 效 益 分 析 图 7 唐 山 基 站 节 能 率 与 室 外 气 温 的 关 系 空 调 系 统 主 机 ( 或 压 缩 机 ) 运 行 时 间 缩 短 是 节 能 的 直 接 效 果 延 时 开 机 的 时 间 越 长 ( 受 机 房 温 度 要 求 限 制, 不 能 够 无 限 增 大 ), 节 能 效 果 越 明 显 ; 系 统 的 装 机 容 量 越 大, 节 能 的 收 益 也 越 大 在 适 合 的 环 境 中 节 电 率 可 达 10-35%, 实 际 测 量 用 电 调 查 报 告 表 显 示, 其 节 电 率 应 在 18% 左 右 而 每 台 设 备 造 价 不 足 3000 元, 应 用 1 年 左 右 便 可 收 回 成 本 6, 结 束 语 企 业 要 有 效 益, 必 须 注 重 设 备 资 源 的 管 理 通 信 电 源 专 业 应 对 网 上 运 行 的 电 源 及 动 力 设 备 进 行 定 期 的 清 查 和 熟 悉, 使 设 备 资 源 得 到 合 理 有 效 的 调 配 和 利 用 还 应 彻 底 清 查 库 存 设 备 ( 包 括 拆 除 的 旧 设 备 及 零 配 件 ), 进 行 合 理 的 分 配 和 再 利 用 此 外 还 应 成 立 电 源 设 备 维 修 中 心, 全 面 系 统 规 范 各 种 板 件 维 修 再 利 用 及 报 废 工 作, 以 节 约 设 备 维 修 维 护 费 用