“開(kāi)源”和“節(jié)流”，自古以來(lái)是治水的兩大途徑。當(dāng)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(shuō)，多從“節(jié)流”入手，通過(guò)提高站點(diǎn)設(shè)備與電源的效率，使得站點(diǎn)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(yáng)能等可再生能源結(jié)合電網(wǎng)輸入的模式，站點(diǎn)PUE可以進(jìn)一步優(yōu)化甚至比1更低。“開(kāi)源”為站點(diǎn)節(jié)能提供了一種嶄新的思路。
一、運(yùn)營(yíng)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(lái)，4G市場(chǎng)的日益成熟帶來(lái)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(zhǎng)。但電信行業(yè)收入仍只有個(gè)位數(shù)提升，能源成本的增速超過(guò)了營(yíng)業(yè)收入。通信業(yè)面臨著增量不增收的局面。
2013年，國(guó)內(nèi)三大運(yùn)營(yíng)商僅電費(fèi)支出一項(xiàng)就達(dá)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(guò)分析運(yùn)營(yíng)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(guó)三大運(yùn)營(yíng)商平均高達(dá)4%，最高達(dá)到5.3%。ECR每降低1%，運(yùn)營(yíng)商利潤(rùn)率將提高1%。
另一方面，節(jié)能減排已逐漸成為全球經(jīng)濟(jì)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(huì)責(zé)任。歐盟多國(guó)采取能源補(bǔ)貼、價(jià)格政策、競(jìng)爭(zhēng)政策、投資政策等多元化的措施來(lái)促進(jìn)可再生能源的發(fā)展；我國(guó)對(duì)節(jié)能減排事業(yè)日益重視，領(lǐng)導(dǎo)人在最近的講話(huà)上再次提出推進(jìn)新能源的開(kāi)發(fā)利用。國(guó)際上，每噸碳排放在碳交易市場(chǎng)上可以換回約4美元；我國(guó)確定的7個(gè)碳排放權(quán)交易試點(diǎn)市場(chǎng)日前也已全部實(shí)現(xiàn)開(kāi)市。減排就是效益。
二、基站側(cè)能耗占比大，站點(diǎn)節(jié)能首當(dāng)其沖
分析結(jié)果顯示，無(wú)線(xiàn)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(diǎn)側(cè)，站點(diǎn)的節(jié)能首當(dāng)其沖。核心機(jī)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(diǎn)占據(jù)站點(diǎn)能耗的8成。由于站址難獲取或新建站點(diǎn)成本等限制因素，已經(jīng)建成的室內(nèi)站點(diǎn)不會(huì)輕易舍棄，但室內(nèi)站點(diǎn)無(wú)疑占據(jù)著運(yùn)營(yíng)商巨大的資源。相比室外站點(diǎn)，室內(nèi)基站制冷空間廣，耗能更為巨大。
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圖1 無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能耗分布，站點(diǎn)側(cè)能耗占比大
三、太陽(yáng)能供電大幅降低能耗，引領(lǐng)站點(diǎn)節(jié)能新方向
從圖1的耗能設(shè)備分布來(lái)看，主設(shè)備的能耗占據(jù)總體的50%，是站點(diǎn)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(diǎn)節(jié)能的方法，歸納起來(lái)可分為“開(kāi)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(diǎn)能源的使用效率，使站點(diǎn)PUE無(wú)限接近1。主設(shè)備更新?lián)Q代的速度較快，現(xiàn)網(wǎng)的實(shí)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(dá)到新高；對(duì)溫控而言，以高溫電池管理為核心的高溫站點(diǎn)解決方案能使室內(nèi)空調(diào)溫度調(diào)高10℃~20℃，節(jié)省站點(diǎn)溫控的巨大能耗。
目前，站點(diǎn)改造多是從“節(jié)流”方面入手的。當(dāng)效率的提升達(dá)到極限，站點(diǎn)PUE無(wú)線(xiàn)靠近1，節(jié)能之路是否已經(jīng)走到了頭？答案當(dāng)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(yáng)能等可再生能源輸入的模式，站點(diǎn)PUE則完全可以突破1的局限。“開(kāi)源”為站點(diǎn)節(jié)能提供了一種嶄新的思路。
“開(kāi)源”考慮的是使用清潔的可再生能源作為站點(diǎn)能源輸入，從源頭解決能耗難題。太陽(yáng)能是站點(diǎn)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(yáng)能供電已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，并不再局限于無(wú)市電或市電差場(chǎng)景，為市電穩(wěn)定地區(qū)帶來(lái)站點(diǎn)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(gè)3kW負(fù)載的通信機(jī)房，在白天日照峰值時(shí)段采取太陽(yáng)能供電，能有效節(jié)省電耗達(dá)100%。以日平均峰值日照時(shí)間5小時(shí)來(lái)算，每年單站可節(jié)省5475kWh電能。如果實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)部署，無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)能耗收入比將有效減少，相應(yīng)提高運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)率。
除了節(jié)能減排，太陽(yáng)能站點(diǎn)供電方案帶來(lái)的效益可以是多方面的。在環(huán)保政策國(guó)家可以減免針對(duì)工業(yè)能源所征的稅費(fèi)，多余電量反哺電網(wǎng)還可獲得額外的經(jīng)濟(jì)收益。
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圖2 站點(diǎn)節(jié)能的兩種途徑，太陽(yáng)能供電是節(jié)能“開(kāi)源”新方向
四、技術(shù)成熟，站點(diǎn)電源疊光實(shí)用性提高
在實(shí)際應(yīng)用中，站點(diǎn)電源疊光主要需解決三大問(wèn)題：如何降低部署成本，太陽(yáng)能發(fā)電更加高效，以及統(tǒng)一管理界面（如圖3）。當(dāng)前，疊光技術(shù)已經(jīng)發(fā)展得比較成熟，站點(diǎn)疊光能夠帶來(lái)切實(shí)持續(xù)的效益。
1.分步部署，投資成本降低
實(shí)際部署要考慮投資回報(bào)的效率。電源和太陽(yáng)能供電模塊統(tǒng)一部署的效果最好，從開(kāi)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(bào)，分步演進(jìn)則是一個(gè)可行的選擇。第一步，在老舊站點(diǎn)進(jìn)行支持疊光的高效電源改造，效率提升帶來(lái)能耗和站點(diǎn)占地減少的效益，電源本身支持后續(xù)演進(jìn)；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(jìn)行疊光升級(jí)。光伏板可由客戶(hù)自行集采。以3kW負(fù)載為例，需要配置12塊250瓦的光伏板；目前國(guó)內(nèi)光伏板價(jià)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(yīng)用場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)分階段部署，平滑疊光演進(jìn)。熱插拔的PSU和SSU是可兼容混插的，只需添加太陽(yáng)能配電單元（PVDU），現(xiàn)場(chǎng)升級(jí)的工程量較小。此外，可充分利用房頂?shù)目臻g，放置太陽(yáng)能板，租金少或無(wú)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(duì)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換率不高，同等條件下需額外配置30%的太陽(yáng)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(dá)99.8%,使PV始終處于最佳功率點(diǎn)；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(yáng)能板的配置。另外，在光照條件較弱（如上午和傍晚）的時(shí)候，還可以利用部分太陽(yáng)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(dú)采用不同的監(jiān)控，管理起來(lái)比較麻煩。當(dāng)前的電源不但集成了太陽(yáng)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(wú)疑提升了運(yùn)營(yíng)管理的效率。
另外，電源疊光還需要合理的調(diào)度邏輯。與無(wú)市電地區(qū)的光混方案不同，市電穩(wěn)定地區(qū)的太陽(yáng)能不作為唯一的能量輸入源，而是作為節(jié)能的手段，有時(shí)需要電網(wǎng)與光能結(jié)合供電；站點(diǎn)對(duì)供電可靠性的要求也相對(duì)更高。不過(guò)，現(xiàn)在的站點(diǎn)一般配有備電電池，通過(guò)監(jiān)控根據(jù)不同環(huán)境實(shí)現(xiàn)太陽(yáng)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(shí)現(xiàn)了，能夠很好地實(shí)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(diǎn)電源疊光關(guān)注3大問(wèn)題
五、多場(chǎng)景下成功應(yīng)用，實(shí)踐效果明顯
通信能源的疊光供電方案，在全球不同市電場(chǎng)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(diǎn)也陸續(xù)應(yīng)用，持續(xù)在業(yè)務(wù)與環(huán)境兩方面產(chǎn)生顯著的效益。
意大利某運(yùn)營(yíng)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(yùn)營(yíng)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(yáng)能，減少二氧化碳排放量，每年能夠節(jié)省XX%的運(yùn)營(yíng)費(fèi)用。
某大型跨國(guó)運(yùn)營(yíng)商V的新能源混合供電也應(yīng)用甚廣。自2007年以來(lái)，華為公司與其合作新能源創(chuàng)新解決方案，并成功應(yīng)用于不同的子網(wǎng)，取得了良好的效果，實(shí)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(shí)現(xiàn)節(jié)省收益超XX萬(wàn)美元。
結(jié)語(yǔ)
引入太陽(yáng)能為站點(diǎn)供電，不但為站點(diǎn)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(chǎng)景下的平滑疊光演進(jìn)。成熟化的技術(shù)能有效幫助運(yùn)營(yíng)商打造優(yōu)化環(huán)保的星級(jí)站點(diǎn)。 
