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通信业节能减排技术试点方案及应用

   2015-07-06 华信咨询设计研究院1710
核心提示:国内大力倡导节能减排的大环境下,对运营商在节能减排上的工作原则和操作思路做出简单介绍,大致说明现有试点研究中存在的问题和不足,然后描述文中试点研究是采取哪些方法和技术规避上述问题,并具体举例说明。

国内大力倡导节能减排的大环境下,对运营商在节能减排上的工作原则和操作思路做出简单介绍,大致说明现有试点研究中存在的问题和不足,然后描述文中试点研究是采取哪些方法和技术规避上述问题,并具体举例说明。

一、节能减排的工作原则

节能减排是一项长期的工作,要保证切实落实这项政策,需注意以下工作原则:

a) 节能减排工作是综合性系统工程,包含了管理节能与技术节能,需要从投资决策、网络建设、运营维护等方面共同探讨,并需要协调合作伙伴共同推进节能减排全面实施;

b) 节能减排工作前提是保证通信生产安全,在推进过程中决不能以牺牲通信安全为代价,通信生产安全指标应作为节能减排方案的强制性约束条件;

c) 节能减排工作必须建立长效机制,循序渐进,避免因为节能减排力度过大,损害节能减排工作的可持续发展;

d) 节能减排工作要进行成本核算,在节能减排方案中从产品生命周期角度进行成本核算,加强经济效益评价;

e) 节能减排不是无限的,有重点地有选择的开展,不能影响到生产的效率;

二、节能技术及其研究思路

在移动运营商中,基站主设备约占基站能耗的46%,空调能耗约占基站能耗的43%,电源系统能耗约8%,其他能耗占3%。因此,基站节能技术主要包括三个方面,一是基站主设备节能,二是空调节能,三是通过建筑节能间接节约空调能耗。此外,基站节能环保还涉及到设计节能、蓄电池回收、蓄电池再利用、基站美化等其他工作。

目前,面向电信运营商的节能技术多达数十种,如载频智能关断、开关电源休眠、智能通风、空调添加剂、空调节电器、隔热节能等等,但不同区域,不同环境下节能技术的节能效果都会有不同的表现。真实反应评估每项技术的实际节能效果,方法可谓多种多样,但总体思路基本都是一致的,即通过测量使用新技术前基站的能耗分布和使用新技术后的基站能耗分布,将数据进行比对分析,计算出采用新技术的一个节能效果,然后从经济角度出发,计算各个新技术的财务静态回收期,最终得出各种新技术的适用环境和实际可操作性。

三、现有试点研究中存在的问题和不足

截止发稿前,通信业对节能减排技术的研究已经得到了广泛的开展,并取得了一定的成就,为节能减排下一步的贯彻落实奠定了坚实的基础,不过在对各项节能减排研究技术的分析后,我们发现了有些技术的研究偏重于理论方向,缺乏实际应用价值,如果将这些技术反馈到实际操作中,就会出现与节能减排原则相背离的现象;有些技术又过于偏重实际,从结果来看,这些技术确实能起到预期效果,但技术本身却是以牺牲某些设备的使用寿命或是降低其原有运行标准为代价,这些技术的真正实用性应该需要重新论证,长期跟踪进行后评估,才能真实的反映这些技术的推广价值;而有些技术的研究考虑不够全面,对可能影响技术本身的外在因素没有进行综合评价,且研究针对性不强,不具备推广价值;

当然,方案的完善总是需要一个不断反复、不断修正的过程,这里我们仅就已经开展的一些技术展开讨论,抛砖引玉,希望能对读者有一定的启迪,大家共同探讨。

四、实例论证

下面我们以空调节电器和智能通风这两项项技术为例,通过对前后研究方案的对比,具体说明一下相应技术的研究方法。

4.1空调节电器

4.1.1技术介绍

要想研究空调节电器这项技术,我们首先就要研究它的工作原理:

空调节电器通过提高空调启停温度范围,达到降低空调启停频率,减少空调瞬时电流从而节约能耗的目的;另一方面空调节电器通过调整空调启停温度控制点,降低空调工作时长达到节能的目的。一般空调如果设置温度为24度,则空调在室内温度达24.5度时开启,在室内温度在23.5度时停止。空调节电器将原本空调开启和停止的工作温度从23.5~24.5度提高到23.5~26度,从而一方面减少空调启停的频率,另一方面,由于启动的温度提高,降低了空调工作时长,从而降低空调能耗。

4.1.2试点研究

从理论出发,最好的情况无疑是选择两个完全相同条件的基站,一个安装空调节电器,一个不安装空调节电器,然后再对比两个基站空调能耗,从而得出空调节电器的节能效果。但现实的情况上是除非进行专门的试点研究,找到两个所有内外在条件完全一致的基站,否则现网中几乎不存在条件完全一致的基站,因此从实际出发,在秉承上述思路的前提下,我们开始设定我们的初始方案:

初始方案

采取单基站前后对比进行研究,具体的方法如下:

第一步:挑选出一批站点,要求如下:

1. 这批基站空调使用年限分为一年期、两年期、三年期、四年期、五年期(一般基站专用空调的折旧就是五年),每种空调使用年限类型的站点各选择若干个,研究空调节电器对不同使用年限空调的节电效果;

2. 在相同使用年限的前提下,选择不同空调厂家的基站若干个,研究空调节电器对相同年限不同厂家空调的节电效果;

3. 在相同使用年限、相同空调厂家的前提下,选择不同空调匹数的基站若干个,研究空调节电器对相同年限、相同厂家不同匹数空调的节电效果;

第二步:对于上述这些基站,我们以三天(或三的倍数)为一研究周期,第一天为关闭空调节电器,第二天开启空调节电器,第三天根据第二天采集的室内温度数据调整空调设定温度,而不开启空调节电器。这样,第二天和第三天可以对比出空调节电器减少空调瞬时电流的节电效果,第三天和第一天对比,可以比较空调温度提升的节电效果,第二天同第一天比较节电器带来的总体节能效果,从而完成空调节电器这项技术的节电效果,具体参见下表:

空调节电器试点基站环境设置

备注:调整基站环境状态的工作由远端智能完成,调整试点基站环境状态的时间均保持一致

第三步:数据采集及评估,由于本步骤不是此次讨论的重点,故不详细展开。

显然,有心的人可以发现,上面的研究方案默认了一个假设,即外界因素如天气的温度、湿度、基站话务量等在单独的周期研究内是完全一致的!可正如我们所知,在实际工作生活中,天气的日平均温湿度总是在不断变化,站点也可能因为突发的情况而导致话务量不规则变化,因此,为了解决这个矛盾,我们提出了修正方案:

修正方案

在单基站前后对比的基础上,选择类似基站收集修正参数因子,构建函数模型的方案,辅助修正的方法来进行研究,具体方法如下:

通过对原始基站和类似基站进行测试,得出每日数据后进行分析,特别是关注于温湿度(外界气温变化)、话务量等变化对空调能耗变化情况的影响,合理设置变化因子,构建修正函数模型,再对初始方案的数据进行辅助修正,从而最终确定空调节电器的节能效果。

空调节电器试点基站环境设置

这里需要强调的是考虑到其他外界因素可能对试点技术造成的影响,所谓的类似基站应尽可能的满足下述要求:话务量类似、区域环境接近、基站主设备为同一厂家同一型号同一年份的基站、站点载频数量一致、建筑面积一致。下表的我们选站中的一个范例仅作参考:

空调节电器试点基站表

4.2智能通风

4.2.1技术介绍

智能通风是一种向基站提供空气循环和过滤的通风机组,根据基站室内外温湿度的监测和逻辑判断去控制通风机组,通过将基站外部冷空气引入、把基站内部热气直接派出,从而实现基站自然降温目的。该设备可独立使用或者与基站空调联合组成制冷系统。智能通风系统通过引入外部新风冷却室内设备,从而达到降低空调运行时间,降低空调能耗的目的。

本项技术从理论上研究可以显示,技术本身具备一定的节能效果,但前期的研究对影响节能效果的因素和适用性未做细致的实践研究,因此不能充分了解和掌握该技术的节能效果和在不同条件环境下的节能特点,下面将就这些方面展开具体研究。

4.2.2试点研究

初始方案

采取单基站前后对比进行研究,具体的方法如下:

第一步:试点站点筛选

通过对智能通风技术的研究表明,影响智能通风节能效果的主要因素包括:基站地理位置,基站建筑形式,基站的载频配置和基站的面积等,为了比较不同影响因素对智能通风效果的影响,需要挑选6个基站做智能通风节能效果对比。地理位置比较因素选择为山头、城区、农村平地;基站建筑形式选择土建机房、彩钢板房;载频数对比选站条件为载频数12的基站和另一载频数的基站;建筑面积因素选站条件为24平米基站和另一建筑面积基站。下面是根据影响智能通风节能效果的主要因素做出的试点基站表:

智能通风试点基站表

基准站点,研究智能通风的节能情况。对比基站1、对比基站2分别同基准基站比较不同地理位置基站的智能通风节能效果;对比基站3同基准基站比较不同载频基站的智能通风节能效果;对比基站4同基准基站比较不同建筑面积基站的智能通风节能效果;对比基站5同基准基站比较不同建筑形式基站的智能通风节能效果。

第二步:研究方案

为提高试点研究的精确度,应尽量将可控因素保持一致,因此,所有试点站点的空调设置温度均为25度,智能通风设备开启温度设置为23度。另外,各安装智能通风的基站,施行“开一天、停一天”的方式(即单基站前后对比方案,周期可以是一天,也可以是一周等),每个基站开停时间应保持一致。

第三步:数据采集及评估,由于本步骤不是此次讨论的重点,故不详细展开。

显然,上面的研究方案也忽略了外界因素如天气的温度、湿度、基站话务量的变化对本项技术研究的影响,因此我们提出了修正方案:

修正方案

加入辅助基站作为参考站点研究话务量和环境变化对空调能耗的影响,不安装智能通风系统,其余站点均安装智能通风系统;下面是调整后的基站表格:

智能通风试点基站表

与空调节电器研究思路同理,在单基站前后对比的基础上,选择一个辅助基站做参考,通过收集辅助基站的数据,设置修正参数因子,构建函数模型来进行研究,具体方法如下:

通过对原始基站和类似基站进行测试,得出每日数据后进行分析,特别是关注于温湿度(外界气温变化)、话务量等变化对站点能耗变化的影响,合理设置变化因子,构建修正函数模型,再对初始方案的数据进行辅助修正,从而最终确定智能通风的节能效果。

五、总结

总体上来看,任何一种节能减排技术的研究思路,都是大同小异,只是在具体方案的构建上存在偏差,我们应该在确保在大方向上保持一致的前提下,尽量细化研究方案才能最终切实有效的论证出各种新技术的适用性和实际操作性,从而最后达到节能减排的目的,有效响应了国家未来的发展战略。

 
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