楊淑婷，牛悅薇

（中國聯(lián)通河北分公司，河北 石家莊 056000）

0 引 言

2020年9月中國明確提出了2030年“碳達峰”與2060年“碳中和”目標。中國聯(lián)通在中央雙碳領導小組帶領下，打造綠色新型信息基礎設施，在機房電量和成本管理上持續(xù)改進，采用多種方法，減少生產電費各項能耗支出。在“雙碳”實施中，將解決能耗高、降低通信機房電費問題作為這幾年的關鍵工作。

中國聯(lián)通河北分公司根據集團“雙碳”規(guī)劃，首先從通信機房用電設備類型和電費組成進行分析，查找原因。并根據機房現(xiàn)場情況科學研究、統(tǒng)籌規(guī)劃低碳發(fā)展，充分利用自然能的根本目標，通過自制風機、遠程關閉空調等相應的節(jié)能方案，降低運維能耗成本[1-3]。

1 通信機房電費高分析

1.1 生產電費能耗高

空調是空氣調節(jié)器的簡稱，是一門工程技術?？照{是一種人為的氣候調節(jié)裝置，可以對房間進行降溫、減濕、加熱、加濕、通風和凈化等操作來調節(jié)室內的溫度、濕度、氣流速度、潔凈度等參數(shù)指標，從而使設備處于恒溫恒濕的空氣環(huán)境中。

空調按用途分類如下文所述。

（1）工藝性空調。該空調參數(shù)值的選擇須滿足工藝過程對空氣參數(shù)的要求，如機房精密空調、手術室空調、電子廠房空調等。

（2）舒適性空調。該空調參數(shù)值的選擇須滿足人的工作條件和休息條件，如家用空調、商用空調等。

通信機房常用的是工藝性空調。

近幾年，機房整合工作的開展，通信建設規(guī)模的擴大，通信設備負荷集中致使機房空調用電量增大。機房電源利用效率（Power Usage Effectiveness，PUE）便成為節(jié)能技術衡量一個工具的指標，即通信機房的空調耗能越大，通信機房PUE越高；通信機房空調耗能越小，機房PUE越小。通信機房的PUE最低為1，最大基礎為2。

為了掌握通信機房PUE情況，中國聯(lián)通河北分公司對已實施空調設備與通信設備用電計量的機房，進行了PUE計算和統(tǒng)計，得出PUE超過1.5核心機房占比為80%，PUE超過1.5的匯聚機房占比為76%，PUE超過1.2的接入機房占比為50%，PUE超過1.2的自留基站機房占比為45%。機房PUE超標是通信機房能耗高的主要特征。

1.2 生產電費能耗高

電費成本支出=電量×單價，全省固網每月總電量為4 019萬kW·h，公司每月的的電量和單價如下：轉供電平均單價為1.03元，直供電單價為0.58元。平均單價每降低0.01元，全省每月少支付40萬，全年少支出500萬。

全省通信機房轉供電、平均單價過高是生產電費過高的主要特征。

通過以上數(shù)據分析得出，公司生產能耗支出高有兩個關鍵因素：一是通信機房PUE過高即空調電量占比高；二是全省機房轉供電、平均電價高。

2 電費支出控制關鍵點

中國聯(lián)通河北分公司根據以上電費能耗特征，開展了以下兩種能耗成本降低工作。

2.1 降低通信機房PUE值

2.1.1 對通信機房的智能電表系統(tǒng)采取針對性的方案和措施

對中國聯(lián)通河北分公司2017年已安裝智能電表的5 000個核心局、匯聚局、互聯(lián)網數(shù)據中心（Internet Date Center，IDC）、接入及自留基站的通信機房的智能電表系統(tǒng)，采取了針對性的方案和措施。

（1）確保智能電表采集PUE值正確和通信正常。對于通信機房PUE值分析，需要機房各個智能電表數(shù)據的正常采集。為了確保智能電表數(shù)據實時性，中國聯(lián)通河北分公司對河北智能電表系統(tǒng)制定了異常PUE按周考核通報，基準分值為8分，對應覆蓋率為98%，每低于1個百分點扣0.5分。異常PUE值數(shù)據包括核心局PUE=1、PUE=0、通信中斷和長期未采集PUE機房。

（2）制定PUE值管控機房。依據河北智能電表系統(tǒng)采集數(shù)據，確定全年PUE管控機房清單。核心、IDC機房全年PUE超過1.6，接入局站、自留基站全年PUE超過1.3的機房設置為管控機房。要求地市針對這些管控機房PUE超高原因進行分析，提出解決方案，實現(xiàn)機房全年PUE降低，達到合格目標。

（3）關注PUE超標機房。對河北智能電表系統(tǒng)中全年沒有超過管控值的核心局、IDC、接入局站、自留基站，每月也要關注是否有PUE超標。發(fā)現(xiàn)超高，分析原因，同樣從根本上解決，杜絕再次出現(xiàn)。

（4）掌握機房空調基本原理和運行狀況。機房專用空調主要由6個部分組成：供風子系統(tǒng)、制冷子系統(tǒng)、加熱子系統(tǒng)、加濕子系統(tǒng)、除濕子系統(tǒng)以及控制子系統(tǒng)?？照{主要部分是制冷系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)是利用制冷劑在系統(tǒng)內連續(xù)不斷地循環(huán)流動，在蒸發(fā)器、壓縮機、冷凝器和膨脹閥等部件進行熱力變化，將室內熱量移到室外，為空調器提供冷源，室外冷熱交換為冷凝器，室內冷熱交換為蒸發(fā)器，能量驅動核心為壓縮機。

空調機的制冷量指空氣通過蒸發(fā)器、表面冷卻后被降溫所需的冷量。在穩(wěn)定的工況下，空調機的制冷量等于空調冷負荷、送風管道冷量損失和排風的冷量損失之和。

空調制冷效果取決于室內蒸發(fā)器、室外冷凝器冷熱交換。

2.1.2 PUE過高主要原因分析

根據空調工作原理，PUE過高通報站點現(xiàn)場工作環(huán)境的查看和分析，目前得出PUE過高的主要原因如下文所述。

（2）局部熱點問題。老式機房通常采用上送風方式，空調由于機房機柜的布放，對機房的冷卻風產生了阻礙，冷卻風不能達到所有的被冷卻的設備，造成機房不同部位的局部過熱。以往解決機房局部過熱采取的措施：一是在局部過熱點增加空調；二是降低空調啟動溫度，增加空調制冷量。這兩種方式都造成空調耗電量的增加和機房PUE值過高。新的局部過熱解決方式：唐山分公司、廊坊分公司等地市對存在局部熱點造成PUE值過高的機房，采用了“天花板靜壓送風”方式進行節(jié)能優(yōu)化整治。

（3）冷熱混風問題。匯聚機房整合，許多電源動力設備和業(yè)務設備綜合到一個機房，電源散出的熱量無法送入空調。機房處于冷風和熱風混風狀態(tài)?？照{回風溫度始終高于制冷設定值。唐山分公司針對此問題的高開區(qū)二樓綜合機房，利用熱自排技術將高耗能設備散發(fā)的高熱空氣排出機房，結合濕膜風機技術，降低機房PUE值。如圖1所示。

圖1 利用熱自排技術將高耗能設備散發(fā)的高熱空氣排出機房

（4）接入局站、自留基站問題。接入局站空調主要問題是空調運行時間控制不好、接入機房未使用任何節(jié)能措施。在確保機房環(huán)境溫度符合要求的狀態(tài)下，各地市根據機房實際問題，采用了相應節(jié)能措施。

例如：各地市對接入機房溫度設置為 28 ℃；河北省廊坊市燕郊縣局自主設計將報廢的自助繳費終端機改造為智能風機并啟用，節(jié)能效果明顯。目前已在縣中心綜合機房等多個機房安裝使用；河北省邯鄲市、石家莊市、廊坊市等市接入機房安裝定時器，夏季00:00—06:00點關閉空調。目前，定時器邯鄲市已安裝40個，廊坊安裝了 2 個，石家莊安裝了 1 個。

（5）管控機房PUE過高問題。石家莊和河北省唐山市互聯(lián)網數(shù)據中心（Internet Date Center，IDC）機房由于業(yè)務遷移，留存的服務器零星散布在各個機房內，空調功率大。各地市核心機房安裝的濕膜風機全部處于停用狀態(tài)（除唐山啟用外），主要原因是細過濾網更換價錢2 000元左右，成本高。核心機房為了保障機房溫度，所有空調全部處于運行狀態(tài)，空調處于無人管控狀態(tài)。處理保障措施：在確保機房環(huán)境溫度符合要求的前提下，各地市為了降低管控機房PUE值，根據實際現(xiàn)象，應用各種辦法，降低管控機房PUE。各地市對核心機房全部采用了關閉多余運行空調措施。整治修理風機。邯鄲市、河北省滄州市等市對已安裝濕膜風機的機房，風機過濾網全部清洗，在10月至3月期間運行濕膜風機。河北省張家口市橋東區(qū)緯一路郵政局2樓B類匯聚機房11月風機安裝完畢，11月27日就投入運行。自風機使用以來，PUE值降到1.1以下。空調耗電量由之前每天300 kW·h降到現(xiàn)在每天30 kW·h左右。石家莊鹿泉IDC機房，7樓機房設備整合到3樓，7樓機房騰退。7樓IDC機房11月費節(jié)約電量4 000 kW·h。石家莊鹿泉IDC5樓機房（大機房）、鹿泉IDC3樓機房（大機房）采用防靜電地板下安裝隔板的方式，減少空調運轉時間。

2.2 降低電費單價

根據目前各地市轉供電數(shù)量和所占比例，制定各地市轉改直數(shù)量計劃，并跟蹤改進數(shù)量。同時，響應國家號召，根據地區(qū)使用電網公司，展開直采電洽談工作。

2.2.1 轉供電改直供電

“我們下一步正在推進寬帶鄉(xiāng)村、高清瀘州的工程建設，推進5G商用和IPV6（互聯(lián)網協(xié)議第6版 ）規(guī)模部署，建設高速、移動、安全、泛在的信息基礎設施。同時瀘州市還要深度拓展智慧應用，實施‘互聯(lián)網+’行動計劃，推動公益互聯(lián)網平臺建設，持續(xù)開展‘萬企上云’的活動?！眲⒋罕硎尽?/p>

各地市按照省公司下達的指標任務，對轉供電機房進行轉改直工作。圖2為保定分公司目前已改直供電的具體狀況。

圖2 保定分公司轉改直詳單表單

2.2.2 直采電（直接和發(fā)電供電簽訂用電合同）

依據集團公司與中國華電集團公司、華潤電力控股有限公司、中國大唐集團有限公司簽訂的戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，河北聯(lián)通12個地市分公司結合自身通信業(yè)務合作情況、業(yè)務拓展意向，參考“三重一大”決策制度，選定電力直接交易代理單位。

相應合作方售電業(yè)務范圍介紹如下。河北南網：中國華電集團公司、華潤電力控股有限公司、中國大唐集團有限公司。河北北網：華潤電力控股有限公司、中國大唐集團有限公司。

各地市主管與以上相關電力公司展開聯(lián)系和溝通，并對已確認的站點簽訂了合同。

3 多舉措施成效

3.1 降低通信機房PUE值成效

3.1.1 對智能電表監(jiān)控站點實施PUE管控的成效

對河北省智能電表監(jiān)控站點實施PUE管控以來，在以下兩個方面成效非常明顯。

（1）異常數(shù)據通報工作開展后，全省接入站點智能電表在線量有了很大的變化。在2020年全省拆除站點155個情況下，2020年8月接入站點在線數(shù)量4 610個，比2019年8月4 540個增加了70個；2020年9月在線數(shù)量4 610個，比2019年9月的4 520個增加了90個；2020年10月在線數(shù)量4 591個，比2019年10月的4 491個增加了100個；2020年11月4 599個，比2019年11月4475增加了124個；2020年12月的4 595個，比2019年12月4 494個增加了101個。

（2）空調關閉量。在保證機房溫度符合設備工作的情況下，河北省2020年8月空調耗電量為零機房數(shù)為1 429個，占接入、自留機房總量為31%，比2019年增加133個，占比率增加了2.45%。2020年9月空調耗電量為零機房數(shù)為1 521個，占接入、自留機房總量32.99%，比2019年增加215個，占比率增加4.1%。2020年10月空調耗電量為零機房數(shù)為2 135個，比 2019年增加626個，占比率增加12.9%。2020年11月2 742個，比2019年增加656個，站比率增加13.01%。2020年12月空調耗電量為零機房數(shù)為3 131個，比2019年增加535個，占比率增加10.37%。

2021年與2020年空調關閉每月比較如圖3所示。

圖3 2021年與2020年空調關閉比較

3.1.2 以上措施節(jié)電效果

（1）2021年1月節(jié)電效果。2021年1月，核心管控機房改善數(shù)24個，改善率72.73%，節(jié)約地電量24.25萬kW·h。IDC管控機房改善數(shù)6個，改善率60%，節(jié)約電量20.52萬kW·h。接入機房管控機房改善數(shù)467個，改善率46.75%，節(jié)約電量為10.12萬kW·h。自留基站管控機房改善數(shù)15個，改善率為46.88%，節(jié)約電量0.69萬kW·h。在采用關閉空調、啟用風機等節(jié)能措施后，河北省2021年1月同比2020年1月節(jié)約電量70萬kW·h。

（2）2021年2月節(jié)電效果。2021年2月，核心及IDC管控機房改善數(shù)32個，改善率84%，同比1月增加14%，節(jié)約電量44.19萬kW·h。河北接入站點管控機房改善數(shù)383個，改善率40.2%，同比1月降低了6.55%，節(jié)約電量為10.81萬kW·h。在采用關閉空調、啟用風機等節(jié)能措施后，河北省2021年2月同比2020年2月節(jié)約電量95萬kW·h。

（3）2021年3月節(jié)電效果。2021年3月，核心及IDC管控機房改善數(shù)31個，改善率74%，同比2月下降10%，節(jié)約電量47.6萬kW·h。接入站點管控機房改善數(shù)466個，改善率49.6%，同比2月增加了9.4%，節(jié)約電量為8.08萬kW·h。河北省2021年3月同比2020年3月節(jié)約電量70萬度；一季度全省節(jié)電235萬kW·h。

3.2 降低電費單價成效

通過河北省轉改直、直采電等措施的開展，截至2022年6月份全省轉改直共計完成394個站點，預計全年節(jié)約電費373萬元。直采電各地市預計年底完成核心局，節(jié)約電費100萬元。

4 結 論

通過以上的兩種方式降低運維能耗成本，使一線維護人員具有了主動節(jié)能意識，利用維護工作的小細節(jié)和小方法提高空調能效比，并通過多種創(chuàng)新技術，改變生產環(huán)境，達到綠色環(huán)保節(jié)能、降低機房能耗成本的最終目的。