（中国联通广州分公司 510630）
摘要：本文针对通信基站机房，采用新型节能空调+太阳能技术的综合利用系统，通过试点方案的部署和精细化验证，取得明显的节能效果，并具有可推广性。
关键字：通信基站机房 低碳 能源 综合系统
一、背景
低碳节能，是当前国家的战略要求。随着5G的大规模化部署，通信基站的能耗也相应大幅增加，为贯切落实国务院关于《2024—2025年节能降碳行动方案》的通知总体要求，加强通信行业的提质增效，我们积极研究开展各种节能新技术。通信基站机房，其中空调能耗占了很大比例，尤其是南方城市，本方案采用新型节能空调+太阳能技术，进行系统的综合利用，兼顾网络发展与安全降碳，达到建设绿色低碳机房的目的。
试点方案选取室外宏基站，采用新能源温控系统产品替换原基站定频空调，并对比现有定频空调的能耗，从节能、减排、降本、增效等角度验证新能源温控系统的各项功能。
本次试点具体信息如下：
站点 | 机房类型 | 站点现状描述 |
市桥xx基站 | 彩钢瓦结构 | 原有2台3P定频空调，老化严重，能耗高。建议改造。 |
南村xx基站 | 一体机房 | 原有2台3P定频空调，其中一台无法运行，一台老化严重，能耗高。建议改造。 |
测试周期：第一次测试时间2024年4月—2024年5月，第二侧测试时间2024年6月-2024年7月。
第一次测试：
4.1-4.10断开新设备电路，电表单独监测原空调用电数据，单独计算原空调能耗及电费。
4-11-4.20断开原空调电路，电表单独监测新设备用电数据，单独计算新设备能耗及电费。
十天一个周期，连续作周期性比对测试，以最后的市电总能耗及电费对比验证。
第二次测试：
6.14-6.24断开新设备电路，电表单独监测原空调用电数据，单独计算原空调能耗及电费。
6.24-7.4断开原空调电路，电表单独监测新设备用电数据，单独计算新设备能耗及电费。
十天一个周期，连续作周期性比对测试，以最后的市电总能耗及电费对比验证。
二、系统原理
1、系统架构图
监测控制系统集成内置于室内机
2、系统及设备列表
编号 | 设备名称 | 数量 | 单位 | 规格描述 |
1 | 新能源温控设备 | 2 | 套 | 7200W，R410a |
2 | 光伏板 | 8 | 块 | DC42V，550W |
3 | 光伏支架 | 1 | 套 | 热镀锌标准型材 |
4 | 光伏电缆 | 40 | 米 | 4平方光伏板专用线 |
5 | 光伏接头 | 24 | 个 | 500V20A |
6 | 电源线 | 40 | 米 | 3*6平方 |
7 | 远程监控分时计量电表 | 1 | 个 | 220V，50Hz，60A，13200W |
8 | 远程监控分时计量电表 | 1 | 个 | 380V，50Hz，60A，22800W |
3、温控设备技术指标
项目 | 单位 | 技术参数 |
交流电源 | V | 208V-240V/50-60Hz |
直流电源 | V | 80-380V，≤10A |
制冷量（T1) | W | 7200(1800-7900) |
输入功率（T1) | W | 2000(300-3200) |
制冷量（T3) | W | 5130 |
输入功率（T3) | W | 1940 |
能效比T1 /T3 | / | 3.60/2.65 |
室内机组尺寸 | mm | 1080×330×237 |
室外机组尺寸 | mm | 900×700×337 |
室内运行温度控制范围 | ℃ | 16℃~32℃ |
三、施工及设备安装调试
1、安装前准备
按前述系统及设备表单盘点好需安装的光伏板、温控设备、配套产品配件及安装图纸等。
施工工具：常用电工工具包，电工胶布、防水胶布硅胶若干，常用扳手工具一套，常用螺丝批工具一套，冲击钻，开孔水钻机一个，5米架梯一个。
2、现场安装位置
本次选取基站机房顶安装光伏板，温控设备主机安装在机房内，室外机安装于机房外对应位置。
3、安装光伏板
4、安装室内主机、室外机
5、安装辅助监测设备（分时计量电表、温湿度监控设备，数字电表）
6、接线通电
7、智能温控设置
根据广州历年天气状况，日出日落时间，光照条件，温控设备技术规范及机房温控指标等要求，确定主机、副机及温度控制节点，智能化设计如下表。
硬件端控制：
光伏输入 | 市电输入 | 光伏端电压高于市电（整流）端电压。 | |
80-380VDC | 22VAC | ||
过程控制 | DC-DC | AC-DC | |
节点控制 | 380VDC | 360VDC |
软件端控制：
时间节点 | 光伏输入功率低值（W） | 光伏输入功率高值（W） | 市电输入节点值控制（W） | 智能化动作 | 备注 | |
日出 | 0 | 10 | \ | 主机制冷16℃ | 主机开机，并启动光伏输入 | 机房温度大于32℃，副机共用主机程序动作。 |
10 | 300 | ＞50 | 主机制冷28℃ | 保障机房温度小于28℃ | ||
10 | 300 | ＜50 | 主机制冷16℃ | 光伏输入最大化 | ||
300 | 500 | ＞50 | 主机制冷26℃ | 蓄冷 | ||
300 | 500 | ＜50 | 主机制冷16℃ | 光伏输入最大化 | ||
500 | 700 | ＞50 | 主机制冷24℃ | 蓄冷 | ||
500 | 700 | ＜50 | 主机制冷16℃ | 光伏输入最大化 | ||
700 | 900 | ＞50 | 主机制冷22℃ | 蓄冷 | ||
700 | 900 | ＜50 | 主机制冷16℃ | 光伏输入最大化 | ||
900 | 1100 | ＞50 | 主机制冷19℃ | 蓄冷 | ||
900 | 1100 | ＜50 | 主机制冷16℃ | 光伏输入最大化 | ||
1100 | ∞ | \ | 主机制冷16℃ | 蓄冷 | ||
日落 | / | / | / | 主机关机。 副机开机。 | ||
32℃≤机房温度：副机制冷26℃. 28℃≤机房温度＜32℃：副机制冷28℃. 28℃＜机房温度并室外气温＜22℃：副机换气。 | ||||||
日出 | 重复循环动作 | |||||
方案确保最大化利用光电能蓄冷，减少市电消耗。
具备换气功能，可按需设定程序，减少压缩机能耗。
智能化设计，自动化动作，全过程可远程监测遥控，提高可靠性及效率。
四、实测效果
1、（市桥xx基站）实测数据统计
6月~7月的测试数据
两组电表统计数据说明：
1、6.15-6.24周期内，原空调总电量479.67度，与下图1、2、3单独监测的电表数据（6月24日17点左右现场拍照数据） 70.1+411.7=481.8度，，误差481.8-479.67=2.13度，误差2.13/481.8=0.44％，电表正常允差范围内。证明所有数据真实且有效。
2、6.25-7.4周期内，新系统电量106.09度，与下图4、5、6单独监测的电表数据（7月4日17点左右现场拍照数据） 49.2+56.8=106.0度，，误差106.0-106.09=0.09度，在电表正常允差范围内。证明所有数据真实且有效。
2、（南村xx基站）实测数据统计
新系统实测数据统计
电量及电费数据 | |||||||
日期 | 市电用电量（主机）（kWh） | 光伏用电量（主机）（kWh） | 市电用电量（副机）（kWh） | 光伏用电量（副机）（kWh） | 市电用电量合计 | 电费单价（元） | 电费（元） |
4-6 | 4.04 | 0.00 | 6.10 | 0.00 | 10.14 | 1.33 | 13.49 |
4-7 | 1.00 | 5.25 | 5.87 | 0.00 | 6.87 | 9.14 | |
4-8 | 2.34 | 3.50 | 3.38 | 0.00 | 5.72 | 7.61 | |
4-9 | 1.50 | 4.93 | 3.78 | 0.00 | 5.28 | 7.02 | |
4-10 | 1.81 | 4.46 | 4.02 | 0.00 | 5.83 | 7.75 | |
4-11 | 2.60 | 5.46 | 4.14 | 0.00 | 6.74 | 8.96 | |
4-12 | 1.74 | 8.74 | 4.55 | 0.00 | 6.29 | 8.37 | |
4-13 | 1.57 | 6.13 | 4.60 | 0.00 | 6.17 | 8.21 | |
4-14 | 2.47 | 5.62 | 4.83 | 0.00 | 7.30 | 9.71 | |
4-15 | 1.86 | 9.89 | 5.36 | 0.00 | 7.22 | 9.60 | |
4-16 | 1.14 | 12.41 | 4.89 | 0.00 | 6.03 | 8.02 | |
4-17 | 1.40 | 11.35 | 5.00 | 0.00 | 6.40 | 8.51 | |
4-18 | 3.65 | 2.63 | 5.28 | 0.00 | 8.93 | 11.88 | |
4-19 | 4.01 | 2.44 | 4.46 | 0.00 | 8.47 | 11.27 | |
4-20 | 1.76 | 9.44 | 5.00 | 0.00 | 6.76 | 8.99 | |
4-21 | 3.40 | 3.64 | 4.29 | 0.00 | 7.69 | 10.23 | |
4-22 | 1.98 | 5.97 | 4.54 | 0.00 | 6.52 | 8.67 | |
4-23 | 2.06 | 7.70 | 5.37 | 0.00 | 7.43 | 9.88 | |
4-24 | 2.99 | 3.17 | 4.48 | 0.00 | 7.47 | 9.94 | |
4-25 | 0.76 | 2.08 | 2.27 | 0.00 | 3.03 | 4.03 | |
4-26 | 7.30 | 6.70 | 1.10 | 0.00 | 8.40 | 11.17 | |
4-27 | 7.40 | 6.56 | 1.22 | 0.00 | 8.62 | 11.46 | |
4-28 | 7.70 | 6.78 | 0.27 | 0.00 | 7.97 | 10.60 | |
4-29 | 7.60 | 6.69 | 1.27 | 0.00 | 8.87 | 11.80 | |
4-30 | 7.49 | 6.95 | 2.29 | 0.00 | 9.78 | 13.01 | |
5-1 | 1.10 | 4.05 | 5.42 | 0.00 | 6.52 | 8.67 | |
5-2 | 1.61 | 7.78 | 5.16 | 0.00 | 6.77 | 9.00 | |
总计 | 84.28 | 160.32 | 108.94 | 0.00 | 193.22 | 1.33 | 256.98 |
日均值 | 3.12 | 5.94 | 4.04 | 0.00 | 7.16 | 1.33 | 9.52 |
原系统2022年电量电费数据统计
2022年南村xx电费表 | 原空调用电数据 （PUE按1.2395） | |||||||||||
期间 | 用电起止时间 | 用电起止度数 | 电量|线损 | 电费|成本 | 日均成本 | 日均电量 | 增长% | PUE | 结算状态 | 电度单价 | 日均电量（原空调） | 日均成本（原空调） |
2023-03 | 2022-11-30~2023-01-31 | 220335~230092 | 9757 | 13953 |13953 | 225.05 | 157.37 | -11.52% | 1 | 1.43 | 30.46 | 43.56 | |
2023-01 | 2022-05-31~2022-11-30 | 188886~220335 | 31449 | 46545146545 | 254.34 | 171.85 | 72.62% | 1 | 1.48 | 33.26 | 49.23 | |
2022-06 | 2022-03-31~2022-05-31 | 182128~188886 | 6758 | 8988 |8988 | 147.34 | 110.79 | -46.78% | 1 | 1.33 | 21.44 | 28.52 | |
2022-05 | 2022-01-31~2022-03-31 | 169845~182128 | 12283 | 16336 |16336 | 276.88 | 208.19 | 26.79% | 1 | 1.33 | 40.29 | 53.59 | |
2022-03 | 2021-10-31~2022-01-31 | 154740~169845 | 15105 | 20090 |20090 | 218.37 | 164.18 | -3.73% | 1 | 1.33 | 31.78 | 42.27 | |
2021-12 | 2021-08-31~2021-10-31 | 144336~154740 | 10404 | 13837 |13837 | 226.84 | 170.56 | 2.51% | 1 | 1.33 | 33.01 | 43.90 | |
2021-10 | 2021-06-30~2021-08-31 | 134020~144336 | 10316 | 13720]13720 | 221.29 | 166.39 | 3.35% | 1 | 1.33 | 32.20 | 42.83 | |
2021-08 | 2021-04-30~2021-06-30 | 124200~134020 | 9820 | 13061/13061 | 214.11 | 160.98 | 66% | 1 | 1.33 | 31.16 | 41.44 | |
2021-06 | 2021-02-28~2021-04-30 | 114444~124200 | 9756 | 12975112975 | 212.7 | 159.93 | -5.95% | 1 | 1.33 | 30.95 | 41.17 | |
2021-04 | 2020/11/30-2021-02-28 | 99140~114444 | 15304 | 20354 |20354 | 226.16 | 170.04 | -11.16% | 1.33 | 32.91 | 43.77 | ||
日均值 | 222.31 | 164.03 | 1.054 | 日均值 | 31.75 | 43.03 | ||||||
五、节能减排降本增效对比验证
1、试验周期内节能率
新能源温控系统市电节能率 | ||||
站点名 | 测试周期内（每10天）原空调市电总能耗(kW ·h) | 测试周期内（每10天）新能源温控系统市电总能耗(kW ·h) | 节能率 | 备注 |
4月罗家村 | 331.88 | 105.01 | 68.36% | （原空调市电总能耗-新能源温控系统市电总能耗）/原空调市电总能耗*100％ |
6月罗家村 | 479.67 | 106.09 | 77.88% | |
南村坑头 | 317.5 | 71.6 | 77.45% | |
2、碳排放对比
减排对比数据 | 4月份测试 市桥xx基站 | 6月份测试 市桥xx基站 | 4月测试 南村xx基站 |
原空调市电用电量/年(kW ·h) | 15763.76 | 15695.47 | 11588.75 |
新系统市电用电量/年(kW ·h) | 4981.35 | 4267.65 | 2613.40 |
年减少市电用电量(kW ·h) | 10782.41 | 11427.82 | 8975.35 |
年碳减排 （kg） | 2932.82 | 3108.37 | 2441.30 |
节约1度电=减排0.997千克二氧化碳=减排0.272千克碳。
碳减排量相应折算为碳积分可上市交易。
3、电费降本数据对比
年电费对比 | ||||||
原空调能耗/年（kW ·h) | 新系统市电能耗/年（kW ·h) | 电度单价（元） | 原空调电费/年（kW ·h) | 新系统市电电费/年（kW ·h) | 节省电费/年（元） | |
4月市桥xx | 15763.76 | 4981.35 | 1.07 | 16788.40 | 5305.14 | 11483.27 |
南村xx | 11588.75 | 2613.40 | 1.33 | 15413.04 | 3475.82 | 11937.22 |
6月市桥xx | 15695.47 | 4267.65 | 1．065 | 16715.68 | 4545.05 | 12170.63 |
4、PUE对比
总用电量/年（kW ·h) | 整站绿电占比 | 原空调能耗/年（kW ·h) | 新系统市电能耗/年（kW ·h) | 原PUE | 新PUE | |
4月市桥xx | 87540 | 12.3% | 15763.76 | 4981.35 | 1.220 | 1.060 |
4月南村xx | 59870.22 | 14.99% | 11588.75 | 2613.4 | 1.240 | 1.046 |
6月市桥xx | 87540 | 13.05% | 15695.47 | 4267.65 | 1.22 | 1.05 |
绿电占比公式：每年减少市电用电量/总用电量=11427.82/87540=13.05%.
5、整体数据对比及结论汇总
站点名 | 节能（kW·h/年） | 减排（kg/年） | 降费（元/年） | 增效（PUE） |
4月市桥xx | 10782.41 | 2932.82 | 11483.27 | 1.0603 |
4月南村xx | 8975.35 | 2441.30 | 11937.22 | 1.0456 |
6月市桥xx | 11427.82 | 3108.37 | 12170.63 | 1.05 |
备注 | 峰时段用光伏发电制冷，对电网削峰运行及环境保护更加友好。 | 碳达峰前可提前规划碳中和。 | 不计碳积分收益。 |
五、投资回报
经试点的全面测试验证，效果明显，投资回收期在3年内，建议可批量部署于通信基站机房。
作者简介：
姓名：黄新波 ，男，1974年2月，1996年7月毕业于广东工业大学，通信工程师，中国联通广州分公司网络运营事业部
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