中国铁塔和华为联合创新 5G Power为站点提出创新供电模式

摘要: 中国铁塔与华为5GPower方案联合创新项目，为5G站点的供电模式提供了新思路，是双方联合推进5G电源产业成熟进程中取得的关键性进展。5GPower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

中国铁塔与华为5GPower方案联合创新项目，为5G站点的供电模式提供了新思路，是双方联合推进5G电源产业成熟进程中取得的关键性进展。5GPower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”。

5GPower解决方案最初为了应对5G部署对能源的挑战，提升运营商的投资效率，未来5G能源解决方案需满足极简部署、快速建设、高效节能和平滑演进的需求。中国铁塔公司及浙江铁塔公司与华为于2018年11月成立创新项目组，经过联合验证，5GPower解决方案试点降低单个站点改造成本超过12500元，预计每年节电4130度，减少1125千克碳排放。同时，该创新项目将有助于建设5G时代的可持续的基础设施，加强应对气候变化的能力，对联合国可持续发展目标做出贡献，2019年荣获国际电信联盟（ITU）可持续发展大奖。

5G网络建设加快节能减排面临重大挑战

中国铁塔是全球领先的铁塔运营商，主要从事通信铁塔等基站配套设施、高铁地铁公网覆盖、大型室内分布系统的建设、维护和运营。截至2019年6月，中国铁塔站址总数达195.4万个，资产规模为3153.6亿元。中国铁塔秉承“凡有人烟处，皆有通信塔”理念，建立起灵活高效的体制机制、全面加强和推进商业模式创新、技术业务创新和管理创新。

2019年6月6日，工信部正式发放5G牌照,运营商加快5G规模建设，预计年底，全国开通5G基站超过13万个。浙江省杭州市力争打造中国5G第一城，已实现5G网络连片覆盖。5G建设在组网模式、产品形态、性能参数方面均较以前4G网络有明显不同，比如5G设备功耗对比4G设备功耗增加2~4倍，对站点基础设施建设带来空前挑战，需要进行系统性的研究，并开创创新的5G能源解决方案，来应对5G带来的能源挑战。

5G时代是全移动和全连接的智慧时代，人与人、人与物、物与物都需要进行连接和通信，2025年全球连接数量将超过1000亿个。5G的场景及业务需求更加多样化，3GPP定义的5G三大场景是eMBB（EnhancedMobile Broadband，10Gbps）、uRRLC（UltraReliableandlowlatency communications,1ms）以及mMTC（MassiveMachineTypeCommunications,1mil-lion/km2）。

从4G演进到5G，单位流量的功耗（Watt/Bit）大幅降低，但5G功耗相比4G大幅增长。预计在5G时代，64T64RAAU最大功耗将达到1000W~1400W，BBU最大功耗将达到2000W（见图1）。

5G时代，一站多频将是典型配置。预测5个频段以上站点占比将从2016年的3%增加到2023年的45%。

一站多频将导致整个站点最大功耗超过10kW，10个或10个以上频段的站点功耗超过20kW，多运营商共享场景下，功耗还将翻倍（见图2）。

这一变化对现有网络的站点基础设施带来大量改造要求，例如：市电容量不足、电源电池容量不足、机柜散热不足、配电不足等，导致大量的社会资源和站点资源浪费。与此同时，在5G大功率AAU拉远供电场景中，线缆损耗过大会导致压降过大，甚至部分远端电压低于设备工作电压，导致AAU无法工作。

根据中国站点调研及站点工勘，涉及市电改造站点比例超过30%，单站市电扩容费用平均2万元，中国目前物理站点数量约250万个，故中国仅市电扩容改造费用就高达150亿元。现阶段，全球发电主要依靠火力发电，全年火力发电量在全国发电量中的占比，日本与印度为80%，中国为73%，美国为62%。5G网络功耗增长激发能耗的增长，以中国网络耗电年总量超过500亿度为例，5G网络到来后，预计中国网络耗电将超过1000亿度，造成年272亿千克碳排放，节能减排面临重大挑战。

华为和中国铁塔合作5GPower具备多维度特性

中国铁塔与华为在杭州部署的5GPower解决方案，可实现一站一柜，并结合智能削峰、智能升压、智能储能等多个维度的智能特性。

1.一站一柜。5GPower解决方案采用全模块化设计，并通过先进的高密技术，相比传统电源可实现电源能量密度提升4倍，锂电能量密度提升1.7倍，实现单柜24kW整流、600Ah锂电及3.5kW制冷。这样可实现一站一柜支持2G/3G/4G/5G设备共部署供备电需求。且整流、配电和温控部件模块化按需配置，相同初始投资下具备5G演进能力，5G部署时CAPEX节省50%。而传统的方案则需要更多的机柜。

2.智能削峰。以杭州市合丰村站点为例，它的平均负载为1.4kW，峰值负载为2.7kW，交流限功率为1.6kW，当模拟加载5G业务时，负载峰值超过限功率点。5GPower提供的“智能削峰”创新技术，基于软件定义电源及智能储能的智能能源调度算法，在负载峰值时，智能锂电参与负载供电，实现站点削峰（见图3），降低市电按照典型功率配置的容量。进而达成“不改市电”，单站降低改造成本超过12500元，减少5G演进的初始投资成本。

3.智能升压。以杭州萧山站点为例，5GAAU与供电电源拉远距离大于50米场景，当模拟加载5G业务时，5GAAU上塔后因压降导致供电电压不足，站点供电安全不能保障，必须更换AAU供电线缆。且设备功耗增加后带来线损增加，浪费能源。

智能升压基于5G电源模块与智能锂电协同，可实现系统恒压供电功能，将原来只能提供的48V升压到48V~57V，而不用更换AAU线缆。实际站点运行结果显示，直流输出电压达到56.9V，相比传统48V电源直流输出电压提升了8.9V。

智能升压不必进行线缆改造，且可避免在不更换线缆的情况下叠加5G站点掉站的罚款费用、线缆损耗增加的问题。智能升压可降低整站1%的能耗。

4.智能储能。5GPower支持智能锂电混合搭配的特性，可实现新旧电池、不同容量电池、不同厂家电池、不同材质电池混搭，真正实现电池的按需配置，实现新旧电池均衡充放电，满足电池按需配置，降低电池建设成本。

5GPower解决方案构建5G时代的绿色能源目标网

经过中国铁塔和华为的联合试点验证，5GPower解决方案可实现以“不改市电、不动线缆、不增机柜”的方式，低成本高能效部署5G站点，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。中国计划在2019年~2022年间新建或改造约200万个5G站点，预计中国铁塔约80万个站点将借助华为5GPower解决方案，每年将节省电力33亿度，降低9亿千克碳排放，建成5G时代绿色能源目标网。

5GPower解决方案主要体现在硬件与软件创新突破、整站协同等方面，可实现极简、智能与绿色方案，构建可持续发展的5G时代绿色能源目标网。

1.极简。5G电源容量最高可达24kW，高度只有4U（3U电源，1U塔商共享配电），能够充分利用存量站点和机柜空间进行收容（见图4）。而传统嵌入式电源要达到同等容量高度一般在7U到9U，很难利用原有机柜，需要新增机柜，增加站点资源压力。同时，5G电源为全模块化架构，以实现电源、储能、温控及配电模块化，按需演进，满足网络跨代。而传统电源不具备全链路的可演进性，如遇站点温控制冷能力不足的情况必须更换整个机柜，无法模块化扩容。

2.智能。5GPower具备众多智能特性，比如智能削峰、智能升压、智能储能等，可通过智能特性实现市电免改造、电池按需配置、减小供电压降等降低站点改造成本和运维成本。传统电源只为站点提供电力供应，不具备上述智能特性，需要对站点进行大量改造以满足5G建设。

3.绿色。5GPower聚焦能效提升，可实现全链路高效，包括部件级、站点级、网络级、业务级，最终建成零比特、零瓦特的绿色高效节能目标网。传统电源，只能单一实现站点级高效，但是无法与业务功耗变化协同，当业务低谷时，无法实现电源休眠或者关断，能耗无法随着业务变化而变化，无法做到节能能力最大化。

5GPower的技术创新不仅有效降低了5G网络演进工程成本，提升能效约9%，而且当前5GPower的储能模块化扩容可以支撑中国铁塔的能源经营业务，针对电网的调频调峰服务可实现额外8%的收益。

中国铁塔和华为此次联合创新行动，对未来全球网络5G部署及网络演进具有极大的标杆性借鉴意义，可助力全球运营商节省站点改造投资和能源费用，站点节能减排，构建可持续发展的5G时代绿色能源目标网。