5G 能源消耗是政府和业界关注的焦点之一,节能降耗的工作在很大程度上将伴随 5G 建设和应用的整个生命周期,需要政策、技术、商业模式多管齐下。

 

近日,国家发改委等十四部委联合发布了关于《近期扩内需促消费的工作方案》的通知,其中提到多个关于 5G 相关的工作,涵盖基础设施、信息消费、文创、体育等方面。

 

对于 5G 基础设施,该通知中专门提到:“加快推进 5G 网络基站建设。通过进一步扩大电力市场化交易、推动转供电改直供电、加强转供电环节价格监管等措施进一步降低 5G 基站运行电费成本。支持各地在站址资源获取、资金补贴等方面加大对 5G 网络建设的支持力度。”可以看出,5G 能源消耗是政府和业界关注的焦点之一,在笔者看来,节能降耗的工作在很大程度上将伴随 5G 建设和应用的整个生命周期,需要政策、技术、商业模式多管齐下。

 

政策驱动降低 5G 基站电费,转供电改直供电效果明显

5G 基站的高能耗已毋庸置疑,华为《5G 电源白皮书》显示:预计在 5G 时代,64T64R AAU 最大功耗将会达到 1000~1400W,BBU 最大功耗将达到 2000W 左右。5G 一站多频将是典型配置,预计 5 频以上站点占比将从 2016 年的 3%增加到 2023 年的 45%,一站多频将导致整站最大功耗超过 10kW,10 频及 10 频以上站点功耗超过 20kW,多运营商共享场景下,功耗还将翻倍。

 

为促进 5G 基础设施的建设,各级政府也纷纷出台了多种用电政策来助力降低 5G 基站能耗,转供电改直供电是其中的重点。

 

目前,5G 基站主要采取电网企业直供电、第三方转供电两种供电方式。直供电是电网企业直接提供电力给终端用户,终端用户直接缴纳电费给电网企业;转供电则是由物业公司或产权单位对终端用户进行管理,并代收电费缴至电网企业,电网企业无法做到销售到户、抄表到户、收费到户。

 

全国政协委员、国网电动汽车公司董事长全生明在《多渠道发力降低 5G 基站用电成本》一文中详细描述了 5G 转供电和直供电的区别,具体包括:

 

电网企业直接供电方式,是由基站产权方(铁塔公司、电信运营商)申请用电,电网企业装表立户并向产权方收取电费,执行一般工商业电价。我国现行目录电价有大工业、一般工商业、居民、农业四类,5G 基站适用一般工商业电价,平均为 0.682 元 / 千瓦时。

 

第三方转供电方式,是由商业综合体、物业自管小区等转供电主体,向基站产权方收取电费,实际执行电价为 1.1-1.5 元 / 千瓦时。

 

总体看,近 30%执行转供电方式的 5G 基站,实际执行电价是电网企业直供电电价水平的 1.8 至 2.5 倍,电费成本明显偏高。

 

从国家电网领导的撰文可以看出,转供电改为直供电,对于 5G 基站电费的下降有明显的效应,这也是国家发改委在《近期扩内需促消费的工作方案》通知中专门提出推动转供电改直供电、加强转供电环节价格监管的原因。举例来说,此前南方电网深圳供电局曾透露,截至 5 月 11 日,该局已完成 5G 基站转供电改直供电超 2000 个,为运营商节约年用电成本约 1 亿元。

 

实际上,此前广东、重庆、山东、江苏等多个地方政府出台的 5G 相关政策中,都对供电提出新要求,转供电改直供电成为“主旋律”。

 

政策不能代替市场,商业模式探索更为关键

从各级政府对 5G 基站用电成本的相关政策来看,更多聚焦于推动转供电改直供电、电价监督等方面。在市场经济中,政府的职能更多是规范、引导、监管,而不是直接粗暴地干预市场运作,因此对于降低 5G 基站用电成本的手段有限,而通过多方合作的商业模式显得尤为关键。

 

在电力企业看来,近年来我国电价持续降低,目前已处于国际较低水平,电力企业特别是电网企业盈利空间大幅下降,因此电力企业对降低直供电电价水平没有积极性,主要通过市场化的手段,进行商业模式创新,形成双赢局面。

 

目前,共建共享是 5G 时代的主流模式,除了中国电信与中国联通以及中国移动与中国广电的共建共享外,与电力、交通、公用设施的共建共享成为探索的方向,这些共建共享模式除了能够大幅度降低基础设施一次性投资的成本外,也在一定程度上降低了用电等运营成本。

 

 

以“5G 基站+变电站”为例:一方面,供电公司可以为部署在变电站内的 5G 和数据中心设备提供可靠而不间断的电源保障和专业的代维服务,有效提升 5G 网络服务质量;另一方面,共享变电站等电力基础设施在电价上可享受直供电价。

 

技术创新持续应用于 5G 节能降耗,成为核心内生驱动

在 5G 建设和应用生命周期中,持续的技术创新是节能降耗最核心的内生驱动力。在今年北京通信展上,邬贺铨院士的主题演讲中对 5G 能耗给出了自己独到的看法。

 

从 5G 能效来看,5G 能效远远高于 4G,如 64T64R 的 5G 基站可支持 10Gbps/810W,换算可得能效为 0.18W/GB,而 4T4R 的 4G 基站的能效为 5W/GB。

 

在基站节能方面,5G 可以采用基站休眠的方案,根据网络话务量的潮汐效应,智能关闭 5G、降低发射功率,每天可以节能 13.45%左右;也可以不关掉整个基站,只关掉其中的毫米波频段,普通的 6GHZ 以下的频段也可以关掉部分载频。这种休眠方案需要自适应人工智能技术的支持,对 5G 基站参数组合进行优化,采用自适应休眠方案,在覆盖范围不变、运营商的服务性能不变的情况下,可以节省 15%~25%的基站电力消耗。

 

在供电方式方面,可以以改变供电方式,比如说智能升压,减少信号线损,有条件的地方使用光伏供电等。

 

在致冷方面,邬院士建议把空调降温改成液冷,可以比传统方式省 30%的电费。

 

在持续技术驱动下,产业链各厂商也在推动 5G 节能降耗的落地。

 

例如,早在 2019 年,中国铁塔与华为就推出了 5G Power 方案联合创新项目,为 5G 站点的供电模式提供了新思路,解决方案基于智能削峰、智能升压、智能储能等创新技术,可实现站点在向 5G 演进的过程中“不改市电、不动线缆、不增机柜”,这一方案帮助单个站点降低改造成本超过 12500 元,且单站每年节电 4130 度,减少 1125 千克碳排放,若以 2022 年底前中国铁塔约 80 万个站点实施 5G Power 解决方案来计算,每年将节省电力 33 亿度。

 

又如,今年 3 月,中国移动与中兴通讯在连云港首次在商用网络上部署应用 5G 节能技术,首次规模应用了亚帧关断、深度休眠等节能技术,据现网统计,深度休眠在夜间 0 时 -6 时开启,节能效率明显,亚帧关断(6 时 -24 时)节能时间段节能效率可达 16%,在当前业务量较低时 24 小时单站综合节能效率达 25%

 

5G 基站节能降耗是一个长跑过程,需要业界所有参与者共同努力,综合探索政策、商业模式、技术等多方面的创新。