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| 付震生:维护实践出发看机房空调节能的必要性、可行性及措施 |
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| www.comcw.cn 2007-11-21 16:23 中国通信运维网
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山东联通 付震生
各位领导、各位专家,大家下午好! 首先,我们在此感谢这次高层论坛的主办单位,给我们提供了这么一个机会,让我们在这里能够现场聆听我们通信行业最新的节能减排取得的成果。借此机会,我们想把在山东联通近几年在节能减排工作中做的一些工作和一些想法跟大家交流一下。 首先,介绍一下电信运营商我们要面临的问题。近年来高速发展的电信行业,已经成为推动国民经济持续、快速增长的产业,与此同时日益庞大的通信网络,使电信企业能源消耗不断增长,能源成本在运营成本中所占的比例不断加大。以某市分公司基站电费成本为例,1997年到2006年10年时间基站数量由20个增加到近600个,2006年全年基站电费支出约1600元人民币,基站的数量增加了近1倍。 当前能源供应形势趋紧、能源价格呈递增趋势,节能减排工作已经成为影响国民经济持续健康发展的重要因素。有效控制能源消耗,既是电信企业提高自身竞争力的重要手段,也是企业承担的社会责任和义务。近期国资委已将节能减排列入央企重大的转型工作之一。 下面,我主要从山东联通近几年在节能减排的工作中取得的一些体会,向大家介绍。 首先,我们分析一下基站和主要设备的用电构成和案例。以基站为例,一般是占到了基站负荷的90%以上,空调设备是基站内除BTS以外的最大的耗能设备,基站内的热负荷主要来自BTS和开关电源设备。 空调能耗情况分析,基站空调能耗高低主要取决于基站直流负荷大小、室外环境温度、房屋结构、运行状况等因素。在其他条件相同的情况下,基站直流负荷和室外环境温度对空调运行时间长短有非常显著的影响。以下是部分基站用电统计数据和空调运行状况观测实例。 这是每年基站空调能耗统计,是基站一天的耗电量的统计。大家可以看到,从97到最小的14,我们想通过这个,给大家看一下,在春季直流负荷从最小到最大主设备和空调耗电的比例是什么样的。以市人大为例,这是我们每天的用电量的统计,每天用量195千瓦时,主设备用电是133千瓦时,所占的当天基站耗电的比例是68%。空调耗电是61.1度,空调所占的比例是基站耗电比的22%。 我们再看新苑小学,它一天平均耗电30度,其中主设备是20度,空调是10度。那么它的直流负荷越小,空调所占的比例越大,直流负荷越大,空调所占的比例越小。这是春季是这样的,到了夏季,基本上还是从直流负荷最大到最小的平均某一天基站用电的统计表。主设备用电从直流负荷最大的占70%,到最小的只占19%而空调的用电长途汽车站是31%,对于新博士直流负荷非常小的基站,它夏季空调用电占总用电量的81%。 通过上面两组数据,我们可以得出以下的结论。第一,基站通信设备用电量占基站全年用电总的比例是随着设备直流负荷及季节的不同而不断变化的。基站直流负荷越大,基站空调用电量占基站用电总量的比例越小,基站直流负荷越小,基站空调用电量占基站用电量比例越大。 直流负荷较大的基站空调用电量并且高于直流负荷比较小的基站的空调用电量。 这是2006年2月5日到14日,我们在河务局基站空调运行情况的统计分析,基本的情况是彩钢板房,直流负荷是88A,这是直流负荷比较大的。空调一台是主用,一台是备用的。我们分两个时段对于空调的运行情况和室外温度我们做了一个对比的统计。第一个时段,白天测试的条件是最高温度是5度,夜晚最低温度是零下8度,河务局的基站一台3P空调每天工作12个小时以上,基站环境温度在26到29之间,空调用电量占总用电量的80%:20%。 这个绿色的曲线几乎天天都在变化,它是同期的室外温度,这个红色是主用的空调工作电流的实施的统计。在0表示控制空调没有工作,到了10表示空调在启动。当时在9度到0度以下这个范围区间,河务局的基站只用一台空调,就可以完全把这个基站的温度控制在30度以下。这是我们要求的范围之内。 这是过了5天以后,基站环境的一个变化。大家看,这个绿色的曲线,这个是室外同期的室外环境温度。它明显升高,最高到了25度,低是5度,这相当于上一个表格的最高温度。大家可以清楚地看到,这个红的曲线,明显比上一个测试要密,这说明这个空调的启动非常频繁。当室外的环境温度不断地升高的时候,这个黑色的曲线,这是表示基站的环境温度,已经超过了我们30度的范围内。 在这个时刻,我们打开了第二台备用的空调,这才把这个基站的温度降下来。但这个时候的功耗已经变成了两台空调,几乎也是将近20小时的工作,主设备空调用电占基站用电的比例从80%:20%变成了55%:45%。 这个是2007年4月份,我们在一个基站,也是做了一个类似的测试,通过计算直流负荷55个电流,有两台美的空调。红色的曲线这表示的是基站室外的温度,这条绿色的曲线,代表着两台空调,我们把它统一放在一块,对它们实施了监控。这个是一个5安的模块,从5安到10安,大家可以看到,这是1台空调。当时的温度是最高15度,最低的温度是5度。1台美的挂机,就可以把我们的温度调整在我们要求的范围内。当时当温度不断上升的时候,1台美的空调肯定不足以控制机房温度了。大家看到这个绿色的,是代表着两台挂机同时开启。 下一个讲一下基站设备能耗比例构成及节能重点。以某市公司为例,2005年全年基站用电总量是16060000KWH,全年基站开关电源直流总负荷为18000A,考虑开关电源转换效率等因素,全年基站主设备用电量约9460000KWH,忽略基站照明、蓄电池组均充、计量不准、窃电等因素影响,基站空调全年耗电量6600000KWh以上。换句话说,全年基站用电成本中,主设备用电约占58%,空调用电约占42%。除非减少基站通信设备数量或换用能耗更低电源及通信设备,否则基站主设备电费支出是不可能减少的,剩余的600万元基站建设费用也会没有的。 标杆管理-提高机房用电管理水平的有效措施。 第一,目前机房用电管理现状和难点:为尽可能降低基站用电成本,电信企业通过缩短基站抄表周期、提高空调工作效率、实行基站用电分级审核、及时处理用电异常基站出现的问题等项工作,在控制基站能耗工作取得了一定的成效。这也是目前国内绝大多数电信企业基站用电管理工作的实际水平。但是由于基站数量众多,地域分布广、基站设备配置、基础设施产权、市电引入方式、缴费形式等千差万别,同时受人员车辆等资源的制约,对于市级分公司来讲,在基站用电管理工作中,每月数百个基站用电抄表数据核对分析工作,仅能参照该基站上月、去年同期或相同配置基站等用电数据进行简单地比对,但是受气候变化、基站设备扩容、基站抄表间隔不确定等因素的影响,虽然也能发现和解决部分基站出现的用电异常问题,但是对全网基站每月用电总体情况的把握和每个月用电异常基站控制时效性,与最大限度降低基站用电成本的要求仍有相当大的差距。为此,我们中国联通在2007年在有条件的地市分公司进行了一次基站标杆化管理的试验,这个是跟我们某市分公司在实行基站标杆化管理取得的一些经验。 第二,机房用电标杆化管理要点:基站用电标杆实际上就是建立一个数学模型,对全网不同直流负荷、不同房屋类型和空调配置的基站,一定时段内的用电量进行最接近真实情况的反映。首先我们根据单个基站直流负荷计算出设备日耗电量作为基准值,按照基站直流负荷、不同房屋类型、电缆长度的不同,为每个基站选取不同的空调系数、板房系数、房顶系数、电缆系数,从而匡算出某一时段内每个基站每天用电量,即基站用电标杆。具体制定过程如下:基站每天用电标杆的单位是每天千瓦时,等于设备日耗电量×(基础系数+空调系数+房型系数+房顶系数+电缆系数)。其中设备日耗电量等于基站直流负荷+1.44,基础系数是全网基站均为1,空调系数是直流负荷60A以上选0.4,40到60A选0.45,20到40A选0.6,20A以下选1.0,不同季节空调系数进行必要的调整。房型系数主要是转换基站选0,板房基站选0.15,房顶系数,基站放在曝露室外的基站选0.1,其余选0。电缆系数,基站电度表距离电缆长度超过100米以上的选0.05,其余选0。你只要告诉我基站的结构,直流负荷,我不需要考虑空调配置什么样,我就能大体报上基站的一天用电量。但是这里有一个前提,这就是我们要统一基站空调工作的状态。 第三,实现机房用电标杆管理必要条件:基站设备用电有其自身的特点,主设备耗电量相对比较稳定,基本可以看成是一个恒功率用电器,而空调在不同直流负荷、季节、房屋结构等基站环境下其运行时间会有很大的不同,对基站用电量影响非常大,在保证基站设备安全运行的情况下,试点市分公司对全网基站控制运行状态统一设定在制冷26摄氏度,这样既保证了基站主设备、蓄电池对使用环境的要求,有效地降低了空调能耗,同时统一了全网基站空调运行状态,为实现基站用电标杆管理奠定了基础。另外在全网范围内选定了30个基站作为标杆站,涵盖了不同直流负荷、房屋类型(板房、砖房)、地域(城区、郊县)、供电类型等多种基站类型(自建变压器、业主转供电),安装了基站远程抄表系统,对标杆基站的全天用电情况进行统计、分析,微机室修订全基站用电标杆提供第一手的参考数据。 第四,机房用电管理数据分析及案例分析:试点单位自2007年5月起正式对全网基站用电实行标杆化管理,通过半年多的验证取得了很好的效果,全网基站用电成本得到了有效的控制,其中空调设备能耗下降到历史最低水平。预计2007年全年基站电费成本与2006年同比降低5%到8%。以下是基站用电标杆管理数汇总和典型案例分析报告。 这是2007年试点分公司全网基站用电标杆统计汇总和案例分析报告。7月份抄表我们现在是要求每个月都要抄表了,抄表441个基站,基站抄表总和是158万度,同期给定的标杆也是158万度,这两个之间抄表回来跟我们电量差了4601度。城区的用电是79万度,同期标杆是78万度,相差了12957度。实际用电占标杆百分点是1.02。那么历城的基站抄表是28万度,同期也是28万度,全网来讲几乎是一样的。所以,每个分公司它有稍稍的差异。 大家看这个1.08,这个是最高的,它是抄回了94万度,同期我们给了它87万度,说明这个地区的用电量比市的平均用电量还要强。 从以上的数据可以看出,全网基站现场抄表用电量与同期基站用电标杆用电量仅相差0.29%,以县为考核单位的统计结果显示,历城分公司当月基站超标用电量最大,达到14000度,激扬分公司基站用电超标比例最高,达到标杆的108%。平阴分公司控制基站用电工作情况最好,全网基站超过标杆以上的用电总量为57361度。 如果这个基站超过标杆5%以上,它肯定存在着这样那样的问题,比如说偷用,或者是缴费状况不好。 这是我们每个月给基站分公司发的基站抄表,黄色的部分是根据每个基站的直流负荷的各项系数,算出的基站的标杆。蓝色的部分是每个月去分公司现场超标之后,上次抄表起码和本次抄表止码,还有上次抄表时间和这次抄表时间的间隔。绿色的区域是自动生成的,是标杆用电量和实际用电和还有标杆用电量和实际用电量的差额。请大家关注最后这个,从1.51到1.06,这是12个基站。这12个基站肯定有问题。 我们对于基站的分析,只要超过1.05以上,不论是什么原因,只要系数选得对,这个基站肯定存在这样那样的问题。我们现在深深地感觉到,通过这个标杆管理,因为5、6百个基站,你拿这个表看很多,但是现在看很简单。只要是超过1.05以上的就自己去查了。 5月份我们第一次实行标杆管理以后,发现两个站出奇地低,以为出了什么问题,后来发现这两个站的用户电表有问题,比较老,而且那个地方比较有限,他也不在乎。这样,就有了7、8年的电费的损失。 下面通过几个实例说明一下基站标杆管理的实用性。建鑫花园,它直流负荷77A,基站超表用电量21天是6440度,同期标杆用电量是3958,超出标杆用电量2481,实际用电占标杆比例1.63。南全福是直流负荷75A,22天是4416度,同期标杆用电量是4223度,超出标杆用电量是193度,实际用电占标杆比例1.05。调查之后发现,业主在基站旁边安装了多套大型空调,其室外风级正对着基站两台空调外机,大量热风直接排到基站空调室外附近,造成基站空调运行状况严重劣化。 再一个案例,归德基站,为郊区地面自建砖房,7月份基站用电超过同期标杆809度,该站位于供电所院内,不存在业主窃电问题,经现场核实,发现基站内2P空调柜机回风温度传感器参数漂移,原先设定的制冷28度,工作状态,实际变成了制冷23度。更换温度传感器后,8月份基站用电恢复正常,相隔15公里的孝里基站用电比较正常。我们把直流负荷全网的拉在一起,都是47A的,就看有没有高的,高的肯定有问题。 政务中心基站6月份用电比较正常,7月份32天用电4282度,超出同期标杆1110度,经现场检查验证,基站电度表计量偏快,电度表外观未发现异常,与业主协商更换电度表后,8月份基站用电恢复正常,因业主拒绝将原电度表校表鉴定,无法判断跑快的原因,对比基站西河套用电正常。 再看一下罗镇东基站位于郊县居民家中,进出基站需要业主开门,该站连续几个月用电超标,大多次现场勘察未发现任何异常现象,最后只得将基站墙壁上的电表箱更换,8月份用电恢复正常,初步判断业主能够打开基站电表箱。四井基站交流用电同县对比基站罗家基站正常。 糖酒茶叶基站为市区楼内基站,基站电表安装在站内,不会发生窃电问题,36天用电超标杆2084度,现场检查发现,基站2台空调安装在7楼外侧,2000年基站装修后基站外窗封堵后,空调室外机无法冲洗,加之空调老化,导致空调运行效率极差,新安装一台5P柜式空调后,8月份基站用电恢复正常。 实行了标杆管理以后,我们也采取了很多的相应地措施。比如说我们每天会从监控系统中,把每个曲线的温度实时的变化发给公司,公司会自己跑,对于温度低的它会主动看,可能是设定低了,空调用电高了。 下面给大家看一个实例,这是市区里面的。7月份因为空调损坏以后要维修空调,红色的是室外温度,黑色的是基站的温度。某一天修空调的进去以后把温度又降下来了,这是海尔的空调,将近40天超了1000度。去年分公司没有及时去检查,事后我们对他进行了批评。 我们必须清醒地认识到:电信运营商节能减排工作是一项非常复杂的系统工程,贯穿于工程建设、日常维护、技术改造等整个生产环节,必须处理好网络安全与节能小、投入成本与节能回报率等多方面的关系,仅靠上级行政命令或盲目增加节能产品是无法达到节能减排效果的。电信企业要做好节能减排工作,当务之急是要建立对整个通信网络能耗的监控体系,包括管理和设备两个层面。也就是说,我们必须首先深入了解整个网络设备的实际运行行情、各项能耗成本的构成以及在保证网络安全运行情况下,我们设备需要状况最低的要求,同时对设备不同条件下运行数据有一个长期的记录,这样才能保证我们制定出合理的目标,能够让我们采取正确的方法,达到我们节能减排的目的。 我的汇报完了,谢谢大家!
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