常戰(zhàn)庭，徐 華

（中國(guó)聯(lián)通河南分公司，河南 鄭州 450008）

1 節(jié)能減排的意義

節(jié)能減排（Energy－saving emission reduction），就是節(jié)約能源、降低能源消耗、減少污染物排放?！吨腥A人民共和國(guó)節(jié)約能源法》所稱(chēng)節(jié)約能源（簡(jiǎn)稱(chēng)節(jié)能），是指加強(qiáng)用能管理，采取技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理以及環(huán)境和社會(huì)可以承受的措施，從能源生產(chǎn)到消費(fèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)，降低消耗、減少損失和污染物排放、制止浪費(fèi)，有效、合理地利用能源。

我國(guó)“十二五”規(guī)劃綱要提出單位國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值能耗降低20%左右，主要污染物排放總量減少10%。國(guó)資委要求“十二五”期間央企萬(wàn)元GDP綜合能耗下降20%，同時(shí)強(qiáng)調(diào)要加大節(jié)能減排技術(shù)創(chuàng)新投入，加快完成節(jié)能減排重點(diǎn)工程建設(shè)，建立推行清潔能源發(fā)展新機(jī)制和合同能源管理新模式，強(qiáng)化節(jié)能減排管理和完善節(jié)能減排考核。

通信行業(yè)為促進(jìn)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步，提高人民生活質(zhì)量，提升經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的效率和信息化水平發(fā)揮了重要作用。隨著信息化建設(shè)的加速，通信行業(yè)消耗的資源和能源也越來(lái)越多，因此節(jié)能減排成為通信行業(yè)必須要認(rèn)真面對(duì)和切實(shí)抓好的一項(xiàng)緊迫任務(wù)。

2 基站節(jié)能減排的種類(lèi)

為配合通信行業(yè)節(jié)能減排工作的實(shí)施，各生產(chǎn)廠家根據(jù)通信基站的機(jī)房結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)備功耗，設(shè)計(jì)研發(fā)了不同類(lèi)型的節(jié)能產(chǎn)品，并在相關(guān)測(cè)試中心進(jìn)行模擬測(cè)試，確定其節(jié)能效果后在各通信基站推廣應(yīng)用。

目前，在通信基站已應(yīng)用的節(jié)能產(chǎn)品主要有8種：智能新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)、新風(fēng)分區(qū)及精確送風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)、熱交換節(jié)能系統(tǒng)、熱管節(jié)能系統(tǒng)、蓄電池恒溫柜、活動(dòng)板房隔熱涂料改造、開(kāi)關(guān)電源模塊休眠改造、室外機(jī)納米涂層。

（1）智能基站新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)

智能通風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理是通過(guò)直接引入室外溫度較低的空氣來(lái)使室內(nèi)較高溫度的空氣降溫。

智能通風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)工作原理：利用溫濕度傳感器探測(cè)機(jī)房?jī)?nèi)外的溫濕度情況，當(dāng)機(jī)房?jī)?nèi)溫度達(dá)到某個(gè)設(shè)定值，且機(jī)房?jī)?nèi)外達(dá)到設(shè)定溫差時(shí)，開(kāi)啟進(jìn)風(fēng)單元的新風(fēng)風(fēng)門(mén)，開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，將機(jī)房外冷空氣吸入機(jī)房，冷空氣與機(jī)房?jī)?nèi)熱空氣進(jìn)行熱交換，使機(jī)房?jī)?nèi)溫度得以下降。同時(shí)，維持機(jī)房一定的正壓開(kāi)啟排風(fēng)單元的排風(fēng)風(fēng)門(mén)，依靠正壓或風(fēng)機(jī)排出機(jī)房?jī)?nèi)的熱空氣。機(jī)房外的冷空氣被吸入時(shí)經(jīng)過(guò)過(guò)濾裝置的處理，如圖1所示。

（2）新風(fēng)分區(qū)及精確送風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)

新風(fēng)分區(qū)及精確送風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理是以“設(shè)備為本，冷卻設(shè)備為先”，改變傳統(tǒng)的風(fēng)道、風(fēng)管及風(fēng)帽上送風(fēng)的方式，不以冷卻環(huán)境為先，而是先冷卻設(shè)備再冷卻環(huán)境。

圖1 智能新風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)工作原理圖

新風(fēng)分區(qū)及精確送風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)原理：利用基站內(nèi)蓄電池組與基站設(shè)備對(duì)工作溫度的不同要求，將兩類(lèi)設(shè)備進(jìn)行冷熱分區(qū)隔斷，蓄電池區(qū)溫度控制在25～30℃，基站主設(shè)備溫度控制在35℃左右，系統(tǒng)通過(guò)自然冷源或空調(diào)冷源對(duì)基站機(jī)房進(jìn)行溫度分區(qū)控制，從而達(dá)到最佳的節(jié)能效果，如圖2所示。

系統(tǒng)采取精確排熱，按照設(shè)備的不同溫度要求，進(jìn)行精確輸送冷量，使基站90%的熱負(fù)荷，通過(guò)排熱系統(tǒng)排出，剩余10%的熱負(fù)荷，通過(guò)空調(diào)冷卻。

圖2 新風(fēng)分區(qū)及精確送風(fēng)節(jié)能系統(tǒng)示意圖

（3）熱交換節(jié)能系統(tǒng)

智能熱交換系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)通過(guò)隔離換熱，排出基站內(nèi)部的熱量，在滿足室內(nèi)溫度的同時(shí)，不影響室內(nèi)空氣的質(zhì)量。從而延長(zhǎng)基站內(nèi)通信設(shè)備的壽命。

智能熱交換系統(tǒng)節(jié)能技術(shù)采用顯熱換熱器為核心部件，室內(nèi)外空氣在換熱芯體內(nèi)進(jìn)行能量交換。系統(tǒng)將室外新風(fēng)引入顯熱交換器，對(duì)室內(nèi)空氣進(jìn)行冷卻降溫處理，然后再排出室外；被冷卻后的室內(nèi)空氣在送回室內(nèi)，達(dá)到為機(jī)房降溫的目的。室外冷新風(fēng)與室內(nèi)空氣本身無(wú)交換，僅交換熱量，如圖3所示。

（4）熱管節(jié)能系統(tǒng)

熱管換熱器系統(tǒng)設(shè)計(jì)原理：當(dāng)基站外溫度低于基站內(nèi)溫度時(shí)，利用自然溫差來(lái)冷卻室內(nèi)有空氣，實(shí)現(xiàn)自然冷卻降溫功能，減少空調(diào)的工作時(shí)間，從而達(dá)到節(jié)能的目的。

熱管換熱器系統(tǒng)是利用蒸發(fā)制冷，使得熱管兩端溫差很大，使熱量快速傳導(dǎo)。充分利用外界冷源，在完全隔離外界空氣的粉塵、潮氣的基礎(chǔ)上，對(duì)內(nèi)部環(huán)境進(jìn)行散熱，如圖4。

圖3 智能熱交換節(jié)能系統(tǒng)示意圖

圖4 熱管換熱器系統(tǒng)工作原理圖

（5）蓄電池溫控柜

電池溫控柜設(shè)計(jì)原理：是一款針對(duì)基站內(nèi)蓄電池組設(shè)計(jì)的空調(diào)設(shè)備，可以為蓄電池組提供一個(gè)最適宜的局部溫度環(huán)境，使基站內(nèi)其他電子設(shè)備減少對(duì)制冷量的需求，從而大大降低基站制冷設(shè)備的總功耗，達(dá)到節(jié)能的目的，如圖5。

基站內(nèi)不同設(shè)備的工作溫度存在差異，其中蓄電池的工作溫度在25℃左右，而其它通信設(shè)備的溫度可達(dá)35℃以上，同時(shí)蓄電池的功耗遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于其它通信設(shè)備，因此采用電池溫控柜，將蓄電池組溫度單獨(dú)控制，提高基站內(nèi)空調(diào)的設(shè)定溫度，從而達(dá)到節(jié)能目的。

圖5 機(jī)房?jī)?nèi)部布局圖

（6）活動(dòng)板房隔熱涂料改造

由于條件限制，不少通信基站機(jī)房的建筑采用自建的活動(dòng)板房，其主要材質(zhì)為彩鋼板。彩鋼板房的一個(gè)主要特點(diǎn)就是保溫。因此采用彩鋼板的基站，其室內(nèi)溫度較其它形式的基站機(jī)房高。而隔熱涂料是采用多功能底漆、隔熱中間漆、氟硅面漆三合一組成，具有良好的基材附著力、隔熱能力和防熱輻射能力。

基站活動(dòng)房外表面用熱反射隔熱涂料涂裝后形成的涂膜可有效反射太陽(yáng)輻射熱能量由涂層表面向室內(nèi)傳導(dǎo)總量的83%以上，從而極大地抑制由于日光照射引起的室溫升高。同時(shí)隔熱涂料具有良好的防水效果，更適合惡劣的野外環(huán)境，可確?；顒?dòng)板房基站不受酸雨的侵蝕。

（7）空調(diào)室外機(jī)納米涂料

通過(guò)一層很薄的、噴涂在換熱器鋁箔表面的納米保護(hù)層，防止鋁箔氧化、腐蝕、防水排塵、免積油垢。使空調(diào)換熱器鋁箔在純鋁的條件下工作，達(dá)到最佳的換熱效果，保證空調(diào)壓縮機(jī)更有效地被使用，能夠快速達(dá)到制冷溫度，更多地在省電模式下工作，以達(dá)到節(jié)能的效果。

（8）開(kāi)關(guān)電源模塊休眠改造

根據(jù)目前基站開(kāi)關(guān)電源配置原則，開(kāi)關(guān)電源模塊的數(shù)量以保證負(fù)載最大功耗狀態(tài)下的供電，同時(shí)有足夠的容量用于電池充電，并考慮N＋1冗余。但在系統(tǒng)日常運(yùn)行時(shí)，開(kāi)關(guān)電源模塊的負(fù)載率往往較低，系統(tǒng)效率也普遍不高。通過(guò)升級(jí)系統(tǒng)監(jiān)控模塊使其具備能控制整流模塊休眠功能，實(shí)現(xiàn)基站開(kāi)關(guān)電源模塊休眠，設(shè)定整流模塊輪流工作時(shí)間，不但延長(zhǎng)整流模塊壽命，而且提高了整流模塊效率，達(dá)到節(jié)能減排目的。

系統(tǒng)通過(guò)關(guān)閉部分整流模塊（休眠），將負(fù)載量集中于少數(shù)幾個(gè)模塊。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)負(fù)載變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整實(shí)際運(yùn)行的模塊數(shù)量，使其保持工作于最佳效率點(diǎn)附近。

3 節(jié)能減排技術(shù)的研究目的

研究通信基站節(jié)能減排技術(shù)，主要是追蹤各類(lèi)節(jié)能設(shè)備在不同環(huán)境、不同氣候、溫度情況下節(jié)電效果，分析其最佳適應(yīng)環(huán)境及場(chǎng)景，最終總結(jié)各類(lèi)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)場(chǎng)景及能效，從而將節(jié)約一度電落實(shí)到每一個(gè)基站，以實(shí)現(xiàn)降低運(yùn)營(yíng)成本，進(jìn)一步提升企業(yè)利潤(rùn)，增強(qiáng)企業(yè)自身的核心競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)該項(xiàng)目的研究，能為節(jié)能減排工作深化開(kāi)展、制定節(jié)能減排規(guī)劃提供支撐；為能源預(yù)算管理提供參考。

4 節(jié)能減排技術(shù)的原理及分析

分析各通信企業(yè)財(cái)務(wù)數(shù)據(jù)，其主要耗電量來(lái)自基站，基站耗電量主要來(lái)自于空調(diào)和通信設(shè)備，而空調(diào)的耗電量大約占基站總耗電量的40%。因此如能有效降低空調(diào)的使用時(shí)間，則能達(dá)到降低基站總能耗的目的。

4.1 基站應(yīng)用節(jié)能減排技術(shù)的原理

統(tǒng)籌考慮當(dāng)?shù)氐乃募緶囟取円箿夭?、基站所處地理環(huán)境、基站內(nèi)相關(guān)設(shè)備的數(shù)量和容量，將節(jié)能設(shè)備與空調(diào)設(shè)備進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，設(shè)定相應(yīng)的溫度，在室內(nèi)溫度和室外溫度相差達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，開(kāi)啟節(jié)能設(shè)備，同時(shí)空調(diào)停止工作。

4.2 基站節(jié)能減排技術(shù)效果分析

本文擬采用同比的分析方法，以節(jié)能設(shè)備使用前后電費(fèi)變化為分析依據(jù)。即本年度同期指標(biāo)與上年度同期指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，得到相關(guān)數(shù)據(jù)。通過(guò)對(duì)采用節(jié)能設(shè)備的某些基站在不同時(shí)期耗電量追蹤進(jìn)行同比計(jì)算，得到相對(duì)條件下準(zhǔn)確的節(jié)電率。節(jié)能設(shè)備特點(diǎn)及節(jié)電率如表1。

（1）各類(lèi)節(jié)能技術(shù)節(jié)電率的計(jì)算周期不同，節(jié)能設(shè)備采用不同的監(jiān)測(cè)周期，本課題以1個(gè)月或1周為測(cè)試周期。即原空調(diào)系統(tǒng)在單獨(dú)運(yùn)行周期內(nèi)基站的耗電量和電費(fèi)，啟動(dòng)節(jié)能設(shè)備后，節(jié)能設(shè)備與空調(diào)聯(lián)動(dòng)，在相同周期內(nèi)基站的耗電量和電費(fèi)。

（2）當(dāng)室內(nèi)外溫度在節(jié)能設(shè)備設(shè)定溫度范圍內(nèi)時(shí)，節(jié)能設(shè)備運(yùn)行，空調(diào)停止運(yùn)行。當(dāng)室內(nèi)外溫度超出節(jié)能設(shè)備設(shè)定溫度范圍內(nèi)時(shí)，空調(diào)運(yùn)行，節(jié)能設(shè)備停止運(yùn)行。

（3）原基站耗電量及電費(fèi)，使用節(jié)能設(shè)備后耗電量及電費(fèi)。

節(jié)電率＝（使用前用電度數(shù)－使用后用電度數(shù)）／使用前用電度數(shù)×用電天數(shù)／365

表1 節(jié)能設(shè)備特點(diǎn)及節(jié)電率

5 基站節(jié)能減排應(yīng)用場(chǎng)景分析

各類(lèi)節(jié)能技術(shù)的節(jié)電效果，不僅受到基站環(huán)境條件、通信負(fù)荷、外界氣候條件、空調(diào)及節(jié)能設(shè)備的工作效率等多種因素的影響，同時(shí)也需統(tǒng)籌考慮各基站實(shí)際情況。

通信基站的用電一般采用市電直接供電方式，節(jié)能技術(shù)的應(yīng)用具有針對(duì)性，首先需針對(duì)基站設(shè)備能耗較高、電費(fèi)結(jié)算單價(jià)比較高的基站，對(duì)于已實(shí)施合同能源管理項(xiàng)目的基站、電費(fèi)外包的基站、存在偷電現(xiàn)象及跑冒滴漏的基站可暫不實(shí)施。各類(lèi)節(jié)能設(shè)備的適應(yīng)性對(duì)比如表2。

表2 各類(lèi)節(jié)能設(shè)備的適應(yīng)性對(duì)比

6 基站節(jié)能減排組合實(shí)施方式

根據(jù)每類(lèi)節(jié)能技術(shù)的特點(diǎn)并結(jié)合各地市基站的實(shí)際情況，8類(lèi)技術(shù)中可采用多種組合或一種方式實(shí)施，如表3。

7 結(jié) 論

節(jié)能減排已經(jīng)成為我國(guó)的重要基本國(guó)策，通信運(yùn)營(yíng)商也在積極地開(kāi)展節(jié)能減排工作，以減少對(duì)環(huán)境的影響，節(jié)約能源，節(jié)約成本。本文對(duì)目前基站節(jié)能設(shè)備的研究和分析，可協(xié)助通信企業(yè)降低運(yùn)營(yíng)成本，并實(shí)現(xiàn)企業(yè)可持續(xù)發(fā)展。