绿色基站 节能减排综合解决方案

标题,*,Click to edit Master text styles,标题,*,Click to edit Master text styles,-,科技进步,创新成果介绍,-,中国移动通信集团广东,“绿色基站”节能减排,综合解决方案,项目主要完成人,：,洪小勤、尹启禄、吴志红、,徐强、陆庆杭、张九龙,项目基本信息,项目主要完成单位,项目起至时间,项目成果应用推广时间,开发形式,中国移动广东公司工程管理中心、广州分公司、深圳,分,公司、佛山,分,公司、珠海分公司、江门分公司、汕头分公司、惠州分公司、揭阳分公司,08,年,1,月开始逐步在全省规模推广应用,07,年,5,月,07,年,12,月 方案拟定期、新技术开发期,08,年,1,月,08,年,10,月 项目建设及测试,方案自主确定,+,新设备合作研究开发,研究课题产生背景,重要性,实际困难,如何解决？,加强节能工作，是深入贯彻科学发展观、建设节约型社会的一项重要措施，也是社会经济发展的一项长远战略方针和紧迫任务。,国家“十一五”规划纲要明确提出，到“十一五”末单位国内生产总值能耗要降低,20%,左右，主要污染物排放总量减少,10%,，并将其列为重要的约束性指标。,2007,年，国资委制定了中央企业节能减排的总体目标：到“十一五”期末，中央企业要确保完成单位增加值能耗降低,20%,，主要污染物排放总量减少,10%,。,中国移动集团公司进一步提出：到,2010,年，力争单位业务量耗电量比,2005,年下降,40,“绿色基站”节能减排综合解决方案课题研究,中国有超过,40,万个移动通信基站，基站耗电占,70%,以上，如何才能全面分析基站的耗能关键点，,如何创新开发各种基站节能新技术新手段并使之得到实际应用，如何能够系统化的全面提供应用解决方案,，是摆在我们面前的实际困难。,“绿色基站”节能减排的方案思路,绿色,基站,节材,节能,减排,通过对方案进行标准化，使得新建及改造基站过程中可实现统一、规模化节材，在维护过程中可实现维护设备的兼容性，以提高企业对于材料的可控程度，最终实现节能降耗。,节能减排的首要目的即是为了降低基站能耗，任何方案都是围绕此目的产生。目前，无线基站超过,40%,的能耗来自于空调设备，绿色基站即是通过对空调及建筑方面的改造，提高基站内部的制冷效果，以减少基站的能耗损失。,企业以降低成本，提高收益为核心目标的同时，必须彰显企业的社会责任，因此节能减排方案必须能够在通过降低基站运行费用的同时降低污染物的排放，最终提高企业的价值。,节地,我国是一个人多地少的国家，近几年随着经济的快速发展，土地资源缺失的问题越来越突出。绿色基站即是通过不断提高基站设备的集成化程度、软件功能等方式，以提高单位面积土地的利用率，以最大程度的节约土地资源。,创新点和先进性,系统的成果体系和创新思路,创新提出系统的成果体系,创新提出调研及研究思路,产品库,范围广：,选取了广州、深圳、佛山、珠海、江门、惠州、汕头、揭阳,8,个地市作为基站耗能现状调研的样本,系统性：,从无线、电源、空调、建筑专业出发，充分研究了基站耗能的各个专业耗能现状,全面性：,从影响基站的各个因素各种因素出发，从理论上对基站能耗因素进行了分析论证,针对性：,针对基站各种专业设备能耗现状，研究了问题，提出了解决建议,及具体方案,创新点和先进性,基站节能减排全专业解决方案,子课题,创新应用方案,无线,无线软件技术,电源,电池修复技术,风光互补,开关电源休眠技术,空调,热管技术,精确制冷,智能通风,新型制冷剂,变频技术,水（地）源热泵,智能切换,空调节电器,水空调,一种基于,CFD,技术的基站空调室内机优化布局,建筑,简易机房外涂刷反射保温隔热涂料,租用外墙内保温改造机房,屋面架空隔热通风机房,种植屋面,新建外墙平顶保温机房,一体化架空隔热空气对流通风层机房,创新点和先进性,热管技术创新应用,热管技术,热管技术简介,热管是,20,世纪,60,年代宇航技术发展的突出技术成就之一,能在温差极小的情况下，传递大量的热流，有超导热体之称,目前热管技术主要应用于航空、军事和工业导热领域,热管的基本结构,由外壳容器、吸液芯和载热工作介质三部分构成,在轴向分为蒸发、冷凝、绝热三段,热管的工作原理,外部热源使蒸发段受热后毛细吸液芯的工质汽化,蒸汽经热管中间通道迅速流向冷凝段,工质冷凝成流体释放出等量的冷凝潜热,在管芯毛细力或重力作用下，流体又回到蒸发段,通过这种反复循环的过程，从而传输比一般方法大得多的热流,创新点和先进性,热管技术创新应用,与清华大学合作开发，我国节能专家、中国工程院院士江亿教授亲自主持研发,分离式热管系统工作原理如右图,：,通信基站分离式热管系统的开发设计,基站内设备发出的热量通过蒸发器,传热管系统,热管内的工质受热蒸发，将热量带,到室外的冷凝器,气体的工质在冷凝器中液化，将热,量释放到室外空气,液化后的工质在重力的作用下回到,蒸发器，如此反复。,采用热管技术可以降低传热各环节之间的温差，减少掺混，并且由于热管技术不需要机械制冷，其部件耗能远远低于传统的压缩机式空调，从而达到大幅度节能的目的。,创新点和先进性,热管技术创新应用,新设备运行效果,在广州华农等基站的新设备试运行时间里，原空调机未再启动，依靠热管保障基站散热,此期间，最高气温达,35,，通信设备运行良好，未出现任何故障,室内外温差保持在,5,8,热管系统能耗仅有原空调系统的,1/4,，环境控制能耗下降,75,根据气象局数据，广州温度极高年有,80,小时气温超过,35,，因此，全年,8760,小时，,99,的时间仅靠热管系统即可满足环境控制要求，仅有不超过,1,的时间需要机械制冷作为补充。,创新点和先进性,热管技术创新应用,技术优势,热交换效率高、能耗低、清洁、易于制造、易于维护,采用特殊的管网连接方式，保持室内外小温差,克服了国内外同类技术的各种存在问题,压缩机空调（含机房精密空调）：能耗过高,自然通风设备：洁净度和湿度难以保证、维护成本高、适用范围窄,间接换热器：热交换效率低，节能效果不明显,技术先进性,本创新包含多项专利技术，在移动通信基站中开发应用分离式热,管系统在业界,属于首创,。,专家初步评估认为，该项技术达,国际先进水平,，入选集团公司“,优秀,节能解决方案,”，并在全国通信节能论坛上进行推广介绍。,创新点和先进性,热管技术创新应用,推广应用,目前在广东移动已经推广应用于,100,多个基站，效果显著,在全国范围内，广东地区属于气温较高地区，将热管技术应用到气温较低地区，节能效果将更加显著,通过进一步研究，可将热管技术进一步应用于通信机楼和各类信息机房,经济效益,试点基站运行结果显示，热管设备每年可节电近,1,万,KWh,每站设备投资约为,2,万元，投资回报期约为,2,年,广东移动基站约,30000,个，如推广使用热管设备达,10,，每年可,节省耗电约,3000,万,KWh,，节省成本超过,3000,万元,如推广到其他地区和其他信息机房，经济效益更加显著,采用机房专用小型精密空调上送风方案示意图,采用风管送风式空调机方案示意图,创新点：,利用,CFD,技术分析基站内设备布放空间布局对空调冷风气流的影响，提出了一种基站空调室内机的优化布局，并根据分析结果设计精确制冷空调系统的风管布放路由，利用基站内不同设备对环境温湿度的要求不同，对温度要求较高的设备优先送风，然后在负压抽吸作用下依次对其余温度要求不高的设备等降温。因此，基站内的回风温度可适当提高，从而达到节约空调运行电费的目的。,其设计理念就是对温湿度要求较高的设备优先送风。其原理是：空调产生的冷空气，通过风管首先被直接引导到对周围环境温度要求比较高但散热量不是很大的设备附近（如：蓄电池），并以一定速度送出，然后在负压抽吸作用下，回流到其它散热量比较大但对温湿度要求不高的设备附近（如：无线设备），同时控制蓄电池周围温度参数（通过送风温度即可控制），从而使得基站内整体的设定温度可适当提高。,创新点和先进性,基于,CFD,技术分析,精确制冷技术,专利申请中,地下水的温度常年在,18,20,左右，因此通过地下水与基站内空气换热后产生的冷空气温度较高，在,22,25,左右，结合精确制冷的技术，可以保证机房内的设备正常运行。,注：风机（,1,），水空调壳体（,2,），水空调表冷器（,3,），风管（,4,），格栅风口（,5,），回风口（,8,），抽水井（,9,），水泵（,10,），水管（,11,），回灌井（,13,），地下水（,13,）,创新点：结合移动通信机房的特点，开发应用精确制冷定点送风水空调系统，适用于周围地下水资源丰富的基站环境。,水空调盘管产生的,22-25,的冷空气，通过风管被直接引导至要求较低环境温度的电池安装区域，保证电池区域维持在,23-26,左右较低的温度。然后该区域的气流在负压抽吸作用下再流经散热量较大的无线等其它设备区，对这些设备逐级降温过程中回风温度逐渐升高，并最终回流至水空调盘管重新冷却降温。,实现,30-50%,的节电率,创新点和先进性,水空调,技术,创新,方案,专利申请中，具备正面检索报告,空调专业应用方案,水地源热泵方案,根据地热能交换系统形式的不同包括三种不同的应用形式：,在基站环境中，首次利用地下水、土壤作为冷源，系统研究方案的适用性、经济性。,地下水源热泵,地表水源热泵,土壤源热泵,工作原理即夏季从室内取出余热释放到室外，冬季从室外取热释放到室内。下图示出土壤源热泵系统。夏季，即制冷工况时，热泵工质在室内侧换热器的蒸发将室内余热取出，在室外侧换热器中进行热量交换，将余热放至室外，室内空气得到了冷却；冬季，即在制热工况时，四通换向阀转换方向，热泵工质在室外侧换热器内蒸发而从室外吸取热量，在室内侧换热器中将热量释放给室内空气，实现向室内供热。土壤源热泵以大地为热源和热汇，利用埋在地表浅层的换热器作为中间换热设备，冬季从大地取热，夏季向其放热。,实现,50%,的节电率,创新点和先进性,基站,水地源热泵,创新,方案,专利申请中,空调专业应用方案,智能通风方案,智能通风节能系统主要利用自然风循环交换原理及利用室内外温差的自然温度调节作用，并采用智能温控技术，实现对空调的启用控制。,创新点：,在广东地区进行了智能通风方案的试点研究，并论证了该方案在广东冬暖夏热地区的可适用性。,当室外温度低于室内时智能通风节能设备将室外冷空气抽进室内，空调停止工作，使室内温度降低并达到规定要求的指标。,当室外内外温差不大，或智能通风节电设备单独工作无法使室内温度降至规定要求指标时，空调则自动启用，温度降至规定要求指标后空调又自动停止工作，由于智能通风节电设备的消耗功率远远低于空调，实际上就是在保证室内温度达到规定要求指标的前提下减少空调使用时间，从而达到延长设备的使用寿命和可靠度及节电的目的。,同时该设备（系统）还要采用必要的保护措施，当温度小于规定要求指标时在控制空调停止工作的同时，该设备也自动停止工作，此时为零耗电。,能实现,20%,的节电率,创新点和先进性,智能通风,创新,方案,电源专业应用方案,电池修复技术方案,创新点：,本方案针对基站电池容易失效的化学特性，应用电池修复技术对现有电池进行修复，从而提高其使用效率，延长了其使用寿命。,正常使用的铅酸蓄电池，在放电时形成硫酸铅结晶，在充电时能够较容易地还原为铅。如果电池的使用和维护不善，例如长期放置不用或经常充电不足、过放电等等，负极上就会逐渐形成一种粗大坚硬的硫酸铅结晶。这种硫酸铅结晶不导电，在常规的充电方式下很难分解。这种现象被称为不可逆硫酸盐化。它引起蓄电池的内阻增大、容量下降，其形成的主要原因是硫酸铅的重结晶现象导致粗大结晶形成后溶解度减小进而无法分解。本方案其主要目的就是将不可逆的粗大坚硬的硫酸盐晶体迅速地打碎分解，使蓄电池恢复到正常的使用状态。可采用以下两种方式：,a.修复仪：使用上述脉冲谐波谐振的方法，产生相匹配的高频脉冲，击穿粗大硫酸铅结晶，使得粗大硫酸铅结晶被击小并产生松动，更便于硫酸铅结晶与激活剂的充分接触。,b.修复液：含特殊降解催化成分的激活剂对硫酸铅结晶软化、催化可使之快速彻底的电离水解，使电极的微孔和外表面清洁通畅,既打通离子通道，又充分释放并激活原活性物质，保证电化学反应的正常充分进行。,30%,左右的成本获得新电池,90%,以上的功能,创新点和先进性,电池修复技术方案,电源专业应用方案,开关电源休眠技术方案,电源专业应用方案,风光互补技术方案,创新点：,a.,引入节能、环保的供电模式，充分利用了可再生能源资源，符合国家的能源战略。,b.,从技术方上提出了风光互补系统基站应用重点解决以下技术难题：提高风机寿命、风能和光能的,比例、太阳能组件和风力发电机的配置原则、蓄电池后备时间配置、电池的保温技术、防盗等。,a.基于风力发电的小气候现象，合理选择了站点的位置。,b.确定合理的风光互补供电比例，使风能与太阳能真正实现资源互补，减少系统投资成本。,c.合理分配基站、直放站负载的供电份额，确保通信设备的24小时不间断供电，对辅助设备（如照明、空调等）采取分时段供电模式。,创新点：,针对基站开关电源模块配置冗余的费电现象和在不同时段设备输出负载量差别较大，负载量较小时电,源工作效率较低的部分站点一直工作在负载输出率低同时效率低的现象进行节能改造。开关电源休眠,技术节能主要着眼于挖掘节能潜力,Q,：,Q=Q1+Q2,Q1,无线设备话务量忙,/,闲时负载电流变化节能潜力,Q1,；,Q2,初期配置的模块包含了蓄电池充电电流值、,N+1,模块冗余等，这些具有节能的潜力。,为提升开关电源系统的总体效率，降低损耗，达到节能的目的，可对系统的整流模块工作状态进行控制，根据模块的输出功率大小，对系统中的投入工作的模块数进行调控，使模块大部分时间都工作在效率比较高的状态，达到节能的目的。,经测试,可实现,7.46%的节电率,清洁能源,替代，供电成本基本无差异,创新点和先进性,电源专业应用方案,无线专业应用方案,无线节能软件技术,在,GSM,系统中，把主,BCCH,载频设置为优先级最高，有话务量的时候把,TCH,优先指配到主,BCCH,载频上，提高主,BCCH,载频利用率，先使用优先级比较高的载频，其他载频可以处于关断状态，可以按照时间段在闲时定时关闭载频，也可以根据业务量变化，采用一定的算法智能进行载频的开启及关闭。在载频关断的基础上，可在更细的粒度上进行时隙的关断，达到更精确的控制。,该方案基于爱立信开发的节能软件来节省基站耗电，此软件功能可以根据话务情况，自动智能关闭和开启载频信道，从而进一步节省,15%,左右的基站耗电。对于中国大量的基站来说，整体上看，节省的电量就会相当可观，也是对碳排放的有效节约。,效果：,通过采用软件控制的闲时载频关断技术、时隙关断技术以及业务量分配优化等措施能够降低能耗。,创新点和先进性,无线,专业应用方案,建筑专业应用方案,保温隔热涂料及材料方案,创新点：,针对基站围护结构，创新采用了保温隔热材料及涂料解决热桥问题。采用内保温可以提高内表面温度，内保温越好，经由热桥部位散失热量所占的比例就越大。采用外保温则由于保温层覆盖住整个外墙面，有利于避免热桥的产生。,简易机房外涂刷反射保温隔热涂料,方,案,简,介,原有简易机房是围护结构及屋面结构均采用普通彩钢板搭建而成，其保温隔热效果较差。由于待改造的简易机房在改造过程中还在运行中，无法采用保温性能较好的墙体材料取代原有彩钢板，因此，可采用在彩钢板外表面外涂刷反射隔热保温涂料，使简易机房改造后具有良好的反射隔热和保温效果，取得较理想的节能效果。,一体化架空机房,原有机房未作保温，能耗大，不节能。一体化架空隔热空气对流通风层机房是指围护结构及屋顶结构采用彩钢板搭建而成，保温材料为板芯。保温彩钢板屋面集保温、装饰于一体，具有重量轻、耐久性好，安装极为方便简单、施工周期短等优点，有效避免了抹灰作业、人为操作带来的质量隐患。在此基础上，在一体化机房的表面涂刷隔热涂料，阻挡外部的热量进入机房；在一层屋面上设置空气对流隔热通风层，从而进一步提高保温隔热的效果。,外墙平顶保温,外墙平顶保温隔热机房做法分为原有机房外墙平顶保温隔热改造和新建外墙平顶保温机房两种。,a.,原有机房外墙平顶保温改造,原有机房外墙平顶保温改造就是在原有未设保温层的机房外墙面上及屋面结构层上增设保温层。,b.,新建外墙平顶保温机房,新建外墙平顶保温机房是指在新建机房外墙面上及屋面结构层上设置保温层。,租用外墙内保温,租用机房因所租房屋的屋面及墙体外部无法进行改造，所以选取外墙内保温的做法对租用机房进行保温处理。对租用机房进行保温隔热的改造，减少室内外能耗的交换，可以在日后的生产运营中节约大量的能耗，降低日常运营成本。,可实现,20%,左右,的节电率,创新点和先进性,建筑,专业应用方案,建筑专业应用方案,屋面架空方案,方案简介：在机房上部增设架空隔热通风层。外墙表面做聚氨酯保温板。架空层为平屋顶设计，高,1800mm,左右，架空空间内可放置空调室外机，能有效减小空调外机被盗的危险性。此外，架空层四周墙体根据空调室外机的通风要求开设一定数量的小窗，从而有效保证良好的通风散热效果。,创新点：,创新性地在机房上部增设架空隔热通风层，并采用了以下设计：,外墙表面做聚氨酯保温板；,架空层为平屋顶设计，高,1800mm,左右，架空空间内可放置空调室外机，能有效减小空调外机被盗的危险性；,此外，架空层四周墙体根据空调室外机的通风要求开设一定数量的小窗，从而有效保证良好的通风散热效果。,最高可实现,21.29%,左右,的节电率,创新点和先进性,建筑,专业应用方案,建筑专业应用方案,绿色屋面方案,方案简介：种植屋面是在屋面防水层上覆土或铺设锯末、蛭石等松散材料，并种植植物，起到隔热作用的屋面。广东地区气候温热湿润，一年四季适合植物生长，因此，在机房屋面设置种植屋面可以有效地达到保温隔热的效果。,创新点：,在基站建设中，创新性地引入了绿化屋面方案，针对基站的特性，对其承重等因素作出了应用研究：,a.,屋顶绿化种植，必须在建筑物整体荷载允许范围内进行；,b.,屋面坡度大于,20%,时，其保温隔热层、防水层、阻根层、排,/,保水层、种植土层等应采取防滑措施；,c.,屋面坡度大于,50%,时，不宜做种植屋面；,d.,倒置式屋面不应做满覆土种植；,e.,应采用轻质种植土,/,生长介质（厚度不宜小于,100mm,），其底层应设置性能良好的滤水层、排水层、阻根层和防水层，冬季应采取防冻措施；,f.,绿化植被应选择滞尘、降温能力强、适应性强、耐旱、耐贫瘠、喜光、抗风、不易倒伏的植物；,g.,常有六级风以上地区的种植屋面，不宜种植大型乔木；,h.,种植屋面防水层的合理使用年限不应少于,15,年，应采用二道或二道以上防水设防，其中最上道防水层必须采用耐根刺穿刺防水卷材（作为阻根层），并且各道防水材料应具有相容性。,可实现,14.89%,左右,的节电率,创新点和先进性,建筑,专业应用方案,已完成,进行中,应用情况介绍,无线软件技术,电池修复技术 风光互补 开关电源休眠技术,精确制冷智能通风新型制冷剂变频技术水（地）源热泵智能切换空调节电器水空调热管技术一种基于,CFD,技术的基站空调室内机优化布局,简易机房外涂刷反射保温隔热涂租用外墙内保温改造机房屋面架空隔热通风机房绿色屋面新建外墙平顶保温机房一体化架空隔热空气对流通风层机房,应用效果介绍,子课题,创新应用方案,创新类型,节能效益,无线,无线软件技术,应用创新,20%,40%,的节电率,电源,电池修复技术,应用创新,30%,左右的成本获得新电池,90%,以上的功能,风光互补,应用创新,清洁能源，供电成本基本无差异,开关电源休眠技术,应用创新,实现,7.46%,的节电率,空调,热管技术,应用创新,基站整体节电率可达到,20%,精确制冷,结构创新、应用创新,实现,14%,21%,的节电率,智能通风,应用创新,能实现,20%,的节电率,新型制冷剂,应用创新,能实现,5%,的节电率；不会对臭氧产生破坏，具有较高的社会效益,变频技术,应用创新,大约能实现,20%,25%,的节电率,水（地）源热泵,应用创新,大约能实现,50%,以上的节电率,智能切换,应用创新,实现,8.58%,13.14%,的节电率,空调节电器,应用创新,大约实现,20%,的节电率,水空调,应用创新,大约能实现,50%,以上的节电率,基于,CFD,技术的基站空调室内机优化布局,结构创新、应用创新,实现,14,30%,的节电率,建筑,简易机房外涂刷反射保温隔热涂料,应用创新,最高大约,20%,的节电率,租用外墙内保温改造机房,应用创新,最高大约,16.26%,的节电率,屋面架空隔热通风机房,结构创新、应用创新,最高大约,21.29%,的节电率,绿色屋面,应用创新,最高大约,14.88%,的节电率,新建外墙平顶保温机房,应用创新,最高大约,21.29%,的节电率,一体化架空隔热空气对流通风层机房,应用创新,最高大约,28.08%,的节电率,成果和效益,专利,已正式获得,1,项国家专利,(ZL200720048648.1),实用专利先进技术,最佳效果,1,项正面检索报告的自主专利,解决方案,为中国移动基站建设提供了一个很好的节能减排综合解决方案,经济效益,解决基站耗能大的问题，平均每基站每年可以节省,10%,以上的电费，具有巨大的经济效益。,另有四项技术正专利申请中,社会效益,响应我国政府建设“节约型社会”的号召,争当通信行业节能“排头兵”，,树立,“,责任型”的企业形象,Thank You !,