當(dāng)前,國家正在加快5G基站建設(shè),在國家“碳達(dá)峰、碳中和”政策背景下,三大運(yùn)營商均發(fā)布“雙碳”行動(dòng)計(jì)劃,明確提出綠色低碳、能效提升、降本增效和“十四五”碳排放總量控制目標(biāo)。由于5G基站布局密數(shù)量多、單點(diǎn)功耗增加,通信基站能耗將持續(xù)高速增長,在基站建設(shè)和節(jié)能減碳等方面有如下挑戰(zhàn)
:
不管是選擇哪種培養(yǎng)模式或培養(yǎng)方案,都需要有強(qiáng)大的師資力量和實(shí)踐平臺,在新舊教學(xué)模式更替的大環(huán)境下,努力提升教師的理論和實(shí)踐水平,才能保證現(xiàn)代學(xué)徒制順利實(shí)施。
1)站址資源
在公路的建設(shè)方面,路政部門要修建和改善路面條件,力求路面筆直平整,如遇彎道,外側(cè)路面高于內(nèi)側(cè)路面可以使重力的一部分充當(dāng)了轉(zhuǎn)彎的向心力,從而緩解了只由摩擦力提供向心力的壓力;及時(shí)更換磨損的輪胎;購買配置了ABS、ESP等安全防護(hù)系統(tǒng)的車輛優(yōu)于普通車輛[11]。
5G建設(shè)需要大量的站址和桿塔資源。目前來看,采取共享共建、提高資源利用率是5G站址建設(shè)的原則,一方面利用存量站址進(jìn)行改造,另外可利用電力公司桿塔和變電站等社會資源,實(shí)現(xiàn)資源共享。
1)蓄電池智能管理
5G基站單點(diǎn)功耗增加,引入的市電容量不足,導(dǎo)致存量電源改造、蓄電池容量配置都面臨極大的挑戰(zhàn)。
傳播的內(nèi)容上應(yīng)將廣西民族文化的精神、內(nèi)涵、性格等嵌入旅游合作的價(jià)值理念、實(shí)施策略及合作機(jī)制之中,以民族文化內(nèi)容建設(shè)為基礎(chǔ),以交流互動(dòng)為動(dòng)力,以共同利益為最高原則,拓寬傳播的渠道。
3)基站能源運(yùn)營費(fèi)用
在“《拜月亭》《琵琶記》之爭”中,首先是嘉靖后期何良俊自發(fā)對明人以《琵琶記》為元人南戲最高成就的傳統(tǒng)觀念提出的挑戰(zhàn),認(rèn)為“《琵琶》專弄學(xué)問,其本色語少”[16](P11),并云:
隨著5G加速發(fā)展及應(yīng)用場景需求,通信基站能耗已引起各方關(guān)注,5G耗電量預(yù)計(jì)將是4G的3~5倍
。目前包括華為、中興等企業(yè)研究大多是針對降低主設(shè)備功耗,傳統(tǒng)上采用硬件節(jié)能和軟件節(jié)能。硬件節(jié)能旨在降低基站的基礎(chǔ)功耗,軟件節(jié)能以業(yè)務(wù)運(yùn)營為出發(fā)點(diǎn),系統(tǒng)對硬件資源進(jìn)行合理調(diào)配,從而使得基站主設(shè)備更高效運(yùn)行
。自然冷源降溫的節(jié)能效果較好,近年來在國內(nèi)外得到了重點(diǎn)研究和示范推廣
。張英杰等
、陳龍泉等
、張方舟等
、耿海軍等
對通信行業(yè)的能耗進(jìn)行分析和研究。本文首先對通信基站的能耗現(xiàn)狀、能源系統(tǒng)需求等問題進(jìn)行分析;其次提出通信基站綜合能源技術(shù)方案;然后結(jié)合典型應(yīng)用案例,給出實(shí)施效果評估及能耗影響因素分析;最后對通信行業(yè)節(jié)能減排進(jìn)行展望。
由于未來5G基站數(shù)量多、能耗高,勢必造成運(yùn)營商后期運(yùn)營費(fèi)用的增加。因此,通信基站能耗已成為運(yùn)營商面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
為了提升學(xué)前教育鋼琴即興伴奏的教學(xué)質(zhì)量,首先要對教學(xué)方式進(jìn)行改進(jìn),從而保障學(xué)生能夠依照實(shí)際需求掌握即興伴奏技巧,從而將課程內(nèi)容和實(shí)踐結(jié)合起來,改善學(xué)生的學(xué)習(xí)態(tài)度,同時(shí),教師要依照現(xiàn)有的教學(xué)資源來實(shí)施教學(xué),例如多媒體教學(xué)、實(shí)踐教學(xué)等,從而在教學(xué)過程中促進(jìn)師生之間的交流,保障鋼琴即興伴奏教學(xué)效果的提升。[2]
根據(jù)工信部統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
,截至2021年底,全國移動(dòng)通信基站總數(shù)達(dá)996萬個(gè),其中5G基站為142.5萬個(gè),全年新建5G基站超65萬個(gè),通信行業(yè)2021年電信業(yè)務(wù)總量達(dá)到1.7萬億元。據(jù)了解,通信基站耗電量占整個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)的70%以上,可見通信機(jī)房和基站是通信行業(yè)節(jié)能減排的工作重點(diǎn)。通信基站能耗主要包括主設(shè)備耗電、空調(diào)用電、傳輸配套耗電與開關(guān)電源能耗四大部分。隨著5G網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和用戶規(guī)模的擴(kuò)大,移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)增長與高能耗問題之間的矛盾將進(jìn)一步加劇,如何有效降低通信基站能耗已成為當(dāng)下亟須解決的問題,節(jié)能減碳將成為通信行業(yè)未來可持續(xù)發(fā)展面臨的需求。
1)通信基站節(jié)能降耗的需求
隨著通信網(wǎng)絡(luò)及通信數(shù)據(jù)的增加,近年來基站的用電量增加趨勢明顯。由于5G時(shí)代基站越來越密集,基站流量倍增,基站功率大,能耗高,這將給運(yùn)營商帶來成倍上升的電費(fèi)支出。因此,隨著5G時(shí)代的到來,不斷增長的能耗費(fèi)用給運(yùn)營商的經(jīng)營帶來挑戰(zhàn)。
2)應(yīng)急電池供電和續(xù)航能力需求
通信基站現(xiàn)有電池質(zhì)量良莠不齊,基站電池使用環(huán)境惡劣,電池處于長期浮充工況,嚴(yán)重制約電池使用壽命。蓄電池使用標(biāo)準(zhǔn)年限為6年,多數(shù)電池使用2至3年后,供電能力就不能滿足續(xù)航要求。
3)基站電費(fèi)分?jǐn)偳逦?jì)量的需求
目前,通信基站的電費(fèi)結(jié)算方式分為電費(fèi)包干和電費(fèi)透傳兩種,但都無法滿足各方的需求,更無法有效地雙向傳導(dǎo)節(jié)能減排的壓力。如何有效明晰基站運(yùn)營各方在用電上的節(jié)能降耗,并準(zhǔn)確、合理地分?jǐn)傠娰M(fèi),是基站電費(fèi)分?jǐn)偧毙杞鉀Q的問題。
4)分項(xiàng)計(jì)量技術(shù)
通信基站綜合能源技術(shù)方案包括蓄電池智能管理、智能新風(fēng)系統(tǒng)、空調(diào)智能控制、分項(xiàng)計(jì)量和綜合能源管理平臺。通過實(shí)施空調(diào)與新風(fēng)智能控制、墻體新風(fēng)系統(tǒng)改造、蓄電池智能管理和智能電表分項(xiàng)計(jì)量等技術(shù),將采集和控制的相關(guān)參數(shù)在基站綜合能源管理平臺進(jìn)行集中控制,實(shí)現(xiàn)通信基站能耗計(jì)量、統(tǒng)計(jì)分析、蓄電池在線管理、智能新風(fēng)的監(jiān)控、異常報(bào)警處理等功能(見圖1)。
2)電力供應(yīng)(市電改造)
綜合能源管理平臺能夠監(jiān)控基站蓄電池各項(xiàng)參數(shù)、遠(yuǎn)程充放電過程、智能新風(fēng)、空調(diào)聯(lián)動(dòng)控制、分項(xiàng)計(jì)量數(shù)據(jù)、各類報(bào)警信息、應(yīng)急及故障處理、現(xiàn)場異常操作查詢,且能夠分析不同基站月度、年度的PUE數(shù)值,并可生成不同溫度下基站的PUE曲線(見圖4)。
式中W(pi,K)和W(pi,P)分別表示協(xié)同成員pi的知識掌握程度和協(xié)同成員pi與其他協(xié)同成員間的關(guān)聯(lián)關(guān)系強(qiáng)度。W(pi,K)和W(pi,P)可由下式得到:
蓄電池智能管理技術(shù)可實(shí)現(xiàn)對各分組電池進(jìn)行在線核容及在線修復(fù),取代傳統(tǒng)的離線發(fā)熱負(fù)載核容放電,減少維護(hù)過程中的電能損耗。可以根據(jù)環(huán)境溫度控制各分組電池進(jìn)入充電或休眠狀態(tài),減少浮充運(yùn)行過程中的電能損耗,降低了普通鉛酸蓄電池對環(huán)境溫度的要求,使在較高溫度環(huán)境使用時(shí)的使用壽命延長。
按照我國不同氣候區(qū)域、基站負(fù)載容量、機(jī)房建筑物圍護(hù)結(jié)構(gòu)和運(yùn)營商類別等條件開展基站能源系統(tǒng)的綜合試點(diǎn)應(yīng)用,并評估其實(shí)施效果。目前,已經(jīng)在浙江寧波、河北衡水、湖南長沙、湖北武漢和廣東肇慶等多地開展典型試點(diǎn)應(yīng)用。在進(jìn)行試點(diǎn)基站選擇時(shí)充分考慮要具有典型性和代表性,試點(diǎn)基站覆蓋了不同的氣候區(qū)域、負(fù)載容量和機(jī)房圍護(hù)結(jié)構(gòu)類型。
畫家住在錢蔥河邊。秀容川如約去了,沒進(jìn)家門,就聞到濃重的血腥氣,他暗叫不妙,沖進(jìn)去,畫家倒在地上,咽喉有劍傷,血還汩汩往外冒。
智能新風(fēng)系統(tǒng)由進(jìn)氣風(fēng)扇、過濾網(wǎng)和排風(fēng)口組成,與室內(nèi)外溫度采集數(shù)據(jù)進(jìn)行聯(lián)動(dòng),根據(jù)室內(nèi)外的溫差情況啟動(dòng)或停止主動(dòng)通風(fēng)裝置。在進(jìn)風(fēng)口增加自動(dòng)過濾裝置,避免空氣中的微粒進(jìn)入基站內(nèi)部,保障基站室內(nèi)潔凈要求。根據(jù)進(jìn)風(fēng)兩側(cè)的空氣壓差,自動(dòng)翻轉(zhuǎn)更換濾網(wǎng),無需人工頻繁維護(hù),避免傳統(tǒng)新風(fēng)系統(tǒng)過濾網(wǎng)更換不及時(shí)的問題。排氣口風(fēng)閥自動(dòng)閉合設(shè)計(jì),保證空調(diào)散熱時(shí)室內(nèi)的密封性。
智能新風(fēng)系統(tǒng)與原有空調(diào)系統(tǒng)聯(lián)動(dòng)交替工作,保證室內(nèi)溫度達(dá)到預(yù)設(shè)的溫度值。智能新風(fēng)系統(tǒng)在線實(shí)時(shí)監(jiān)測進(jìn)風(fēng)溫度、風(fēng)量、過濾網(wǎng)臟堵、過濾棉使用情況等參數(shù),保持室內(nèi)空氣進(jìn)風(fēng)微粒小于5μm,充分利用室外新風(fēng)達(dá)到節(jié)能運(yùn)行的目的(見圖3)。
3)空調(diào)智能控制
由于基站所處地區(qū)空氣質(zhì)量、氣候及基站設(shè)備發(fā)熱量較大等條件限制,絕大多數(shù)基站無法利用換熱設(shè)備在全年獲取足夠的冷量,智能新風(fēng)需與空調(diào)采取聯(lián)動(dòng)工作模式。采用自主研制的空調(diào)智能控制裝置,能夠自適應(yīng)學(xué)習(xí)與再現(xiàn)各種品牌空調(diào)的指令,實(shí)現(xiàn)空調(diào)啟動(dòng)與關(guān)閉的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制,以達(dá)到節(jié)能降耗的目的。
智能新風(fēng)與空調(diào)聯(lián)動(dòng),必須符合基站設(shè)備對溫濕度要求
??照{(diào)聯(lián)動(dòng)既要避免空調(diào)與智能新風(fēng)系統(tǒng)同時(shí)運(yùn)行,同時(shí)在智能新風(fēng)系統(tǒng)不能正常工作時(shí),空調(diào)能強(qiáng)制啟動(dòng)并恢復(fù)至自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。合理的控制邏輯和聯(lián)動(dòng)策略能夠延長空調(diào)的使用壽命,并能保證空調(diào)的可靠性??照{(diào)控制策略與當(dāng)?shù)貧庀髼l件密切相關(guān)。
根據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)
,移動(dòng)通信基站的節(jié)能技術(shù)主要分為基站主設(shè)備、傳輸設(shè)備、空調(diào)與換熱系統(tǒng)、開關(guān)電源設(shè)備和可再生能源五大類?;诖罅康幕菊{(diào)研和問題需求分析,本文針對通信基站能源系統(tǒng)中能耗占比最大的空調(diào)和換熱系統(tǒng)、蓄電池及能源管理監(jiān)控和計(jì)量等節(jié)能技術(shù)進(jìn)行研究和分析。
為了對基站電費(fèi)進(jìn)行科學(xué)的分?jǐn)偅紫刃枰獙镜挠秒娊缑孢M(jìn)行劃分。從目前基站負(fù)載構(gòu)成來看,基站的空調(diào)、照明等設(shè)備是運(yùn)營商共用的,這部分電費(fèi)需要由各運(yùn)營商合理分?jǐn)?。而運(yùn)營商通信主設(shè)備是直流供電設(shè)備,需要對各運(yùn)營商的直流設(shè)備進(jìn)行單獨(dú)計(jì)量。對基站采用交直流電量實(shí)時(shí)分項(xiàng)采集計(jì)量,實(shí)現(xiàn)交直流電量計(jì)量自動(dòng)化和可視化,運(yùn)營商電費(fèi)計(jì)量結(jié)算清晰透明。
淑芬農(nóng)家樂的經(jīng)營者是當(dāng)?shù)仄胀ㄞr(nóng)戶,家庭人口多、人均收入較低,是該鄉(xiāng)的貧困家庭,主要?jiǎng)趧?dòng)力只有2人,有4個(gè)老人需要贍養(yǎng),子女還在上學(xué),原本靠農(nóng)牧業(yè)收入無法滿足家庭支出。但近幾年通過發(fā)展小型旅游經(jīng)營實(shí)體提高了家庭收入水平。該家庭在2010年開辦農(nóng)家樂之前家庭總收入未達(dá)12 000元,人均年收入僅3 000元,農(nóng)家樂開辦后的2014年家庭總收入已增長至21 600元,人均年收入5 400元,增速快,旅游扶貧效果明顯。
5)綜合能源管理平臺
蓄電池智能管理系統(tǒng)通過將傳統(tǒng)基站直接串聯(lián)的24個(gè)2 V電池單體或4個(gè)12 V電池單體由整組串聯(lián)模式,轉(zhuǎn)變?yōu)榉纸M并聯(lián)的模式。每一小組均通過自主研發(fā)的DC/DC模塊進(jìn)行獨(dú)立的充放電管理,通過單體采集模塊進(jìn)行單體數(shù)據(jù)采集。各DC/DC模塊的充放電電流、電壓、功率、放電算法等由集中控制器實(shí)現(xiàn)(見圖2)。
2)智能新風(fēng)系統(tǒng)
以砂為骨料、石膏為主要的膠結(jié)材料,水泥為輔助膠結(jié)材料,1%硼砂溶液作為緩凝劑。按照一定的配比號 573 進(jìn)行試驗(yàn),配比情況為膠結(jié)材料與砂的比為5∶1,水泥、石膏比為7∶3。在本試驗(yàn)中,取骨料的質(zhì)量為1 700 g,按照相似材料配比方案計(jì)算,需要水泥 238 g,石膏 102 g,硼砂溶液 340 g。
在通信基站運(yùn)行中,基站能耗基準(zhǔn)受到基站類型、基站圍護(hù)結(jié)構(gòu)、所處地域氣象環(huán)境、空調(diào)配置及類型、日常維護(hù)狀況等多種因素影響,因此基站能耗無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。
為了確定基站空調(diào)能耗基準(zhǔn),目前試點(diǎn)采用單基站能耗自我對比方式進(jìn)行動(dòng)態(tài)確認(rèn)能耗基準(zhǔn)。在每月選擇固定日期為系統(tǒng)下線日,作為能耗基準(zhǔn),為了確保數(shù)據(jù)可靠性,選擇5、10、15、20、25、30日作為能耗基準(zhǔn)日,其它為新風(fēng)系統(tǒng)上線日,系統(tǒng)間隔上線,節(jié)能量直觀、可視化。同時(shí),為了進(jìn)一步確保節(jié)能效果的客觀性,結(jié)合地市天氣情況,選擇4月14日-22日數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總分析,圖5為湖南某機(jī)房基站綜合能源管理云平臺數(shù)據(jù)。
由圖5可分析出,該機(jī)房智能新風(fēng)系統(tǒng)關(guān)閉時(shí),即15日、20日空調(diào)運(yùn)行能耗分別為22.8 kWh、
26.6 kWh,而智能新風(fēng)系統(tǒng)開啟時(shí),平均能耗降為5.66 kWh。經(jīng)計(jì)算,平均日節(jié)能量為19.04 kWh。綜上,在安裝智能新風(fēng)系統(tǒng)后,基站主要可以通過新風(fēng)系統(tǒng)給基站提供冷負(fù)荷,大幅度降低空調(diào)運(yùn)行的同時(shí)降低空調(diào)能耗,表1為湖南試點(diǎn)基站節(jié)能效果匯總表,系統(tǒng)節(jié)能效果顯著,節(jié)能率均在50%以上。
結(jié)合試點(diǎn)和工程案例實(shí)際情況,基站能耗的影響因素包括:
1)臨時(shí)停電影響蓄電池放電/充電時(shí)間,對基站能耗有影響。
進(jìn)入系統(tǒng)主頁后點(diǎn)擊“活動(dòng)報(bào)名”進(jìn)入活動(dòng)報(bào)名頁面,該頁面展示所有的活動(dòng),會顯示針對當(dāng)前用戶可以報(bào)名參加的活動(dòng)列表,如果當(dāng)前時(shí)間不在活動(dòng)時(shí)間范圍之內(nèi),那么該活動(dòng)就不會在列表中顯示,列表顯示活動(dòng)主題、活動(dòng)時(shí)間、活動(dòng)說明和報(bào)名按鈕,點(diǎn)擊“報(bào)名”進(jìn)行活動(dòng)的報(bào)名,報(bào)名成功后會顯示已報(bào)名,如果你已經(jīng)報(bào)名,就不能進(jìn)行再次報(bào)名,系統(tǒng)會提示用戶已經(jīng)報(bào)過名,請勿重復(fù)報(bào)名。
2)運(yùn)維人員上站維護(hù)時(shí)干預(yù)系統(tǒng)運(yùn)行,運(yùn)維人員手動(dòng)強(qiáng)制開啟空調(diào),離站后未恢復(fù)自動(dòng)運(yùn)行模式,導(dǎo)致能耗增大。
3)設(shè)備故障,維修及設(shè)備采購周期長,如空調(diào)故障、整流模塊配置偏小等因素,影響系統(tǒng)運(yùn)行效果。
在學(xué)術(shù)界,一般把擴(kuò)散理論視為農(nóng)業(yè)推廣理論的理論基礎(chǔ)。擴(kuò)散是創(chuàng)新經(jīng)過一段時(shí)間,經(jīng)由特定的渠道,在某一社會團(tuán)體的成員中傳播的過程。這個(gè)概念包含了創(chuàng)新、傳播渠道、時(shí)間、社會系統(tǒng)四個(gè)要素。換言之,就是通過一定措施或手段的作用,將相關(guān)人員發(fā)明或發(fā)現(xiàn)的新事物、新觀念、新技術(shù)、新成果等,被其他人員所接受并應(yīng)用。
4)由于門鎖損壞、災(zāi)害等原因,引起被竊電、設(shè)備損壞、遺失情況對項(xiàng)目造成影響。
5)不同基站能耗相差較大,依據(jù)外墻圍護(hù)結(jié)構(gòu)、基站樓層位置、直流負(fù)載大小等不同基站的能耗不同。
結(jié)合上述對通信基站綜合能源技術(shù)的研究和應(yīng)用案例分析,本文提出的綜合能源技術(shù)解決方案可有效地降低通信基站的能耗,節(jié)能效果顯著。在國家“雙碳”目標(biāo)和5G加快建設(shè)背景下,有利于通信行業(yè)降本增效,實(shí)現(xiàn)更加綠色、低碳和可持續(xù)發(fā)展。
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