站点能源低碳目标网白皮书

站点能源低碳目标网白皮书 目录站点能源低碳目标网白皮书 目录 01天人合一，生态和谐，是人类文明的永恒追求01 02通信站点节能降碳发展现状03 2.1通信站点降碳现状03 2.1.1通信站点规模巨大，增长迅速03 2.1.2从能效看：传统建站方式建站复杂，能效低04 2.1.3从供电方式看：当前运营商绿电使用比例低04 2.1.4从运维管理看：不可视不可管造成能耗碳排难以优化04 2.2当前降碳评价体系05 2.3节能降碳发展趋势05 站点能源低碳目标网白皮书目录 03低碳目标网理念0704华为站点能源低碳目标网12 3.1低碳目标网概念 07 4.1低碳目标网架构 12 3.2低碳目标网价值要素 07 4.2低碳建网 13 3.2.1极简架构 07 4.2.1极简站点：以柜替房，以刀替柜 13 3.2.2极致体验 07 4.2.2极简机房：CO机房现代化改造，一柜替多柜， 15 3.2.3极低OPEX 08 能效提升 3.3目标网评价因子 08 4.3低碳供电 16 3.3.1NCIe 08 4.3.1站站叠光：绿电加持 16 3.3.2SEE 09 4.3.2智慧去油：去除油机，天下无油 19 3.3.3OPEX 09 4.4低碳运行 21 3.4目标网的关键技术 10 4.4.1全面锂电化：智能储能，锂代铅酸 21 3.4.1先进电力电子技术 10 4.4.2全面智能化：数字化运维，运维升级 24 3.4.2先进数字技术 11 4.5应用案例 27 05未来十年愿景目标2806缩略语29 图表目录站点能源低碳目标网白皮书 图表目录 图2-1：全球基站数量以及新增数量趋势图03 图2-4：传统站点状态不可知05 图2-2：传统房站和柜站的能效04 图2-3：当前太阳能发电比例仍然过低（以中国为例）04 图2-6：SEE衡量指标05 图2-5：某运营商能源运维成本占比及人工下站维护占比05 图3-2：自动驾驶的能源目标网07 图3-1：朝向极简刀片站演进的极简架构体系07 图3-4：NCIe衡量指标08 图3-3：OPEX的重要组成部分08 图3-6：目标网关键技术支撑10 图3-5：不同层级的的网络能效衡量09 图4-2：站点能源低碳目标网方案12 图4-1：站点能源低碳目标网架构12 图4-4：华为一站一刀方案14 图4-3：华为一站一柜方案13 图4-6：华为室内超级柜方案15 图4-5：刀片应用场景14 图4-8：组件级快速关断及数字化管理17 图4-7：华为站站叠光方案16 图4-10：华为智慧去油方案19 图4-9：华为光储协同方案18 图4-12：华为智能锂电方案22 图4-11：华为智能锂电方案架构21 图4-14：Neteco功能架构26 图4-13：华为站点数字化运维24 站点能源低碳目标网白皮书天人合一，生态和谐，是人类文明的永恒追求 天人合一，生态和谐，是人类文明的永恒追求站点能源低碳目标网白皮书 01 天人合一，生态和谐，是人类文明的永恒追求 天人合一，人与自然和谐共生 “天人合一”是中国传统哲学思想，指的是“天地与我并生，万物与我为一”，倡导人是自然的一部分，人类要与自然和谐共生。 人生活在自然之中，发展在自然之中。天、地、万物，是世界的组成，人类作为生命生态中的一员，与其它物种一起构成了地球的生命体系。人类，是大自然的一部分。 人类发展离不开自然，从海洋到陆地，从高山到平原，从动物到植物，大自然提供了人类生存和发展所需要的一切条件。离开了自然，人类就会失去赖以生存的条件。人类发展，是要建立美好的家园；人类发展，要人与自然和谐共生。 碳排放增加导致气温不断升高，对全球自然生态构成巨大威胁 2022年，全球诸多国家和地区经历极了端天气变化和地质灾害。热浪席卷欧洲、亚洲等很多国家，导致气温飙升，引发大火和干旱、水位下降电力供应不足、冰川加速融化、洪涝灾害频发。近年生态环境愈发脆弱，气候变化已成为一项全球性挑战。 研究发现，人类活动产生的二氧化碳（CO2）等温室气体是造成地球变暖的主要原因，进而引发极端天气变化，破坏生态平衡。从全球能源结构来看，石油、煤炭、天然气等传统化石能源为主占比超过80%。全球工业革命进程加速，导致能源需求剧增，碳排快速增长，据统计规模已从1950年的每年6Gt上升至当前37Gt。 为应对气候变化和全球气温上升，2015年在第21届联合国气候变化大会上，全球178个缔约方共同签署《巴黎协定》（TheParisAgreement），致力于将全球平均气温较前工业化时期上升幅度控制在2℃以内，并努力将温度上升幅度控制在1.5℃以内。各缔约方陆续推出碳中和目标，各行各业以此为纲领，理清自身碳足迹，制定相应的减碳计划和目标。 01 站点能源低碳目标网白皮书天人合一，生态和谐，是人类文明的永恒追求 通信是数字化碳排主要来源之一 *根据公开数据统计 图2-1-1：全球基站数量以及新增数量趋势图 02 数字化是千行百业降碳的重要手段，通信是数字化的基石 在全球降碳的过程中，ICT基础设施作为千行百业的数字底座，正扮演着越来越重要的角色。数字技术主要通过网络化、数字化、智能化的技术手段来使能行业低碳化转型，同时提升政府监管和社会服务的现代化水平，促进形成绿色的生产生活方式，最终推动经济社会绿色发展。 根据统计，预计到2030年，ICT行业碳排放量预计为1.3Gt，占全球的2%，但是ICT技术每年将产生超过11万亿美元的经济效益。同时，通过应用ICT技术，可以使能千行百业减小20%碳排放量，数字化将以10倍杠杆效应使能千行百业低碳化。 全面数字化和智能化时代，在赋能千行百业提高效率、减少碳排放的同时，ICT运营商也将迎来自身网络流量和能耗的持续增长。按照推算，到2030年数字业务带来的流量是2020年的13倍，同时，碳排也将大幅增长。 根据公开数据，ICT耗电量在2035年会占到社会发电量的5%，而其中通信站点的耗电量将占社会总发电量的3+%，意味着通信站点的碳排能够占到整个ICT的60%+。以中国为例，预计到2035年，数据中心和5G总用电量约是2020年的3倍，将占中国全社会用电量5~7%，即便在降碳节能技术的应用下，2035年数据中心的碳排放将比2020年最高增长103%，5G的碳排放将最高增长321%。 因此，ICT行业只有加大低碳可再生能源使用比例，提高能源使用效率，才能在总能耗随着流量增长而增长的情况下，实现行业自身的降碳乃至碳中和。 而这其中，通信站点降碳，则成为ICT行业节能降碳的主战场。 天人合一，生态和谐，是人类文明的永恒追求 站点能源低碳目标网白皮书 02通信站点节能降碳发展现状 2500 2000 1500 1000 500 0 202020222024202620282030 全球5G基站数量全球4G基站数量全球3G基站数量 *根据公开数据统计 2.1通信站点降碳现状 2.1.1通信站点规模巨大，增长迅速 全球基站数量预测 5G时代，全球无线基站规模庞大且快速增长。随着各国 5G建设以及行业场景加速落地，5G建设仍将快速增长。截至到2021年底，全球5G基站数量达到200万，预计到2026年将达到800万，相比2022年新增近400%。以中国为例，预计到2022年底，5G基站达到210.2万个，占基站总数的29.8%，相比2021年新增60万站；到2026年，5G基站数量将达到400万个，年均增长率约50%。 图2-1：全球基站数量以及新增数量趋势图 03 站点能源低碳目标网白皮书通信站点节能降碳发展现状 2.1.2从能效看：传统建站方式建站复杂，能效低 2.1.3从供电方式看：当前运营商绿电使用比例低 5G时代，站点功耗大幅攀升。5G单站平均功耗达到4G站点的2~6倍，同时5G站点覆盖范围低，配套设施发热大，站点整体功耗巨大。 传统建站多采用房站或者叠加柜站方式，能效低、碳排高： 在站点能效方面： 传统房站的全站能效大约在55%~75%。首先传统电源密度和效率较低；其次房站空间较大，采用全屋制冷，造成制冷浪费；同时，房站建设与改造过程中，常面临改市电、改温控、租吊车等隐形成本，工程量大，耗时长。 传统柜站的全站能效大约在80%~85%。电源密度和效率低的同时，传统建设时多采用叠加设备的处理方式，容易造成站址不足、设备增加，给运维造成困难。 在能耗比例方面： 传统房站的主要能耗集中在空调上面，大约占到全站能耗的55%~60%；电源以及其它大约占40%~45%，电源模块转换效率一般在90%左右。由于非工作能耗占比高，造成巨大的能耗浪费。 绿电清洁无碳排，使用绿电是节能降碳的重要途经，也是企业责任的体现。目前，在水能、潮汐、风能、太阳能等众多清洁能源中，太阳能由于其特性，是绿电中最重要的一种。 虽然太阳能已经在全球碳中和的驱动下，应用已经长足的发展。但是目前来看，运营商使用太阳能仍处于初始阶段，比例过低。以某较发达经济体的Top运营商站为例，在2021年，50%的站点的电力来自煤炭与天然气，35%来自水能、风能等，只有5%来自太阳能。这还是比较发达区域的，在其它区域比例更低。 2% 7% 5% 15% 71% 水电 火电 核电 风电 太阳能发电 图2-3：当前太阳能发电比例仍然过低（以中国为例） 传统房站能效~55%传统柜站能效~75% 2.1.4从运维管理看：不可视不可管造成能耗碳排 难以优化 图2-2：传统房站和柜站的能效 传统站点能源管理下，能效碳排不可视，难以优化。传统站点，大都为哑设备，数字化程度低，难以感知整站的信息。部分站点，动环监控可以做出简单的0-1感知，但仅为“是“与”否“，无法精准衡量。同时，数字化程度低，人工下站排查问题导致较高的人工成本。经过统计，某区域运营商，60%的站点无法智能管理，90%的站点没有错峰等节能措施，人工下站成本占运维费用的60%。 04 通信站点节能降碳发展现状站点能源低碳目标网白皮书 其他 14% 其他··· CarbonDryNode 网优 10% 无线设备运维15% 能源运维 61% 备件服务 18% 下站维护 66% 碳排无感知0/1告警，无法电源无子系备电时长无油机健康 提前识别异常统故障信息未知度、油位 图2-4：传统站点状态不可知图2-5：某运营商能源运维成本占比及人工下站维护占比 2.2降碳评价体系 关于站点节能降碳的衡量指标目前主要有站点能效SEE （SiteEnergyEfficiency）。SEE是站点设备能耗与全站能耗的比例，关注系统效率转换。 但是SEE只涉及能源效率，没有涉及碳排放的指标。当前的站点能源建设中，SEE已经应用，但是与碳排相关的参数是缺失的。 2.3节能降碳发展趋势 V2X、XR等新的业务不断涌现；新型清洁能源将持续接入；通信站点并网做为电网调度的一部分；站点社会化进程持续演进。站点数量将剧增，功耗持续增长，电网协同、电网稳定、管理运维等复杂难题增加。在此发展趋势下，节能与降碳将面临更大挑战。因此，为解决当前难题并且面向未来，我们需构建新型能源网络。 ITU-TL.1331 (TelecomEnergyConsumption(kWh)) SEE= (TotalSiteEnergyConsumption(kWh)) 图2-6：SEE衡量指标 05 站点能源低碳目标网白皮书构建绿色能源目标网 00 3.1低碳目标网概念 传统站点能源建设复杂、能效低、管理性差，能量调度性差。为解决这些难题，构建一个极简、高效、绿色、智能的能源网络，华为提出“站点能源低碳目标网”。 它利用先进的电力电子技术、信息与通信技术以及人工 为应对5G时代网络演进、融合、运营，华为站点能源低碳目标网重构了站点形态极简了站点形态，使用以柜替房、以杆替柜与模块化设计，使用智能运维，降低了部署要求与运维要求，减少了站点能耗与碳排。随着5