5G时代已经到来,能源行业将出现怎样的变革

  笄发醒        2020-11-02 20:36:11

从2G到4G,我们每一次走进机房,都能看到熟悉的电源柜、铅酸电池组等设备,它们是通信网络的基石——通信电源系统。


过去几十年来,移动通信技术以“十年一G”的升级换代速度不断驱动着社会进步。随着通信技术的快速发展,通信设备变得越来越集成化、小型化,占用机房的空间越来越小。


然而,作为通信设备供电保障的基石,电源系统20多年来未发生本质变化——依然采用传统的开关电源加蓄电池的分立式架构部署,机房占地空间大,多套系统独立运行,供电效率不高,智能化水平低,维护成本高。

5G时代已经到来,能源行业将出现怎样的变革

“5G时代,能源变革势在必行。”2020年10月30日,在2020共赢未来全球线上峰会(Better World Summit2020)数字化转型之下的能源目标网专场上,中国移动通信集团设计院信息能源所副所长刘宝昌在演讲中呼吁,并分享了5G时代站点能源变革发展的现状与趋势。


5G时代,供电问题亟待解决


•2/3/4/5G叠加建设,导致机房改造难


对于5G宏站建设,主要在原有站点上共站建设,2/3/4/5G叠加后带来了市电不足、直流配电不足、电池备电不足、温控容量不足等问题,导致90%以上的存量电源需扩容改造,随之带来了改造工程量大、成本高、周期长等挑战,同时,新增机柜和电池受限于机房空间、承重,还存在改造难的问题。


•海量小微站点场景复杂,供电质量难以保障


5G时代以抱杆、壁挂等安装为主的小微站点将爆炸式增长,将部署于街边、写字楼、城中村、地铁、隧道等复杂的场景,这些场景下的供电质量难以保障,往往会受到雷击、线路切换、打压波动、冲击性负载等影响而发生供电中断。


同时,随着从“通信站”走向“社会站”,大量小微站点将与广泛的社会资源融为一体,这要求小微站点的电源系统既能支持多种供电输入,又能一体化支持多电压输出,为基站设备、摄像头、传感设备等不同设备提供差异化供电。


•多样化业务发展,对供电提出了新要求


为了向各行各业提供丰富多彩的应用,5G时代的网络将与云、边缘计算、大数据等技术融合,形成云管边融合的网络架构。云端的算力和应用以及核心网的用户面功能等将下沉到站点、接入、汇聚和核心机房等位置,IT和CT设备共存将导致站点能源设施需求倍增,IT和CT设备的供电需求不同还会导致多套供电系统林立,从而又带来了升级改造难、机房空间受限等挑战。


同时,面向垂直行业应用,如自动驾驶和工业互联网,要求提供始终如一的确定性SLA保障,这对5G时代供电的可靠性提出了非常高的要求。


刘宝昌表示,5G时代的站点业务越来越多,站点密度越来越高,站点承载越来越强,使得站点能源基础设施的需求放大、叠加、倍增,若采用传统电源方案,5G建设将面临机房空间不足、供电容量不足、运维能力不足等问题,带来5G建设周期长、建设成本高、运营成本高等痛点,因此,5G时代能源变革势在必行,需从通信能源向信息能源变革,以助力5G网络建设与运营。


5G时代呼唤通信电源向信息能源变革


刘宝昌指出,信息能源指将信息通信技术(比特)与供电技术(瓦特)进行深度融合,实现能源转换、存储与控制的数字化、集成化、智能化,以灵活满足通信网络从核心网(数据中心)、汇聚层、到站点等全场景的能源供给需求,并构建可靠、高效、智能的能源网络。

5G时代已经到来,能源行业将出现怎样的变革

具体的讲,首先是基于信息能源技术实现能源设备数字化,不断推动能源产品更新换代,灵活匹配网络演进。


为了灵活满足各类场景的供电需求,能源数字化可实现电源功能可软件定义,实现软件可定义的多输入、输出电源产品。同时,产品结构形态方面,建议从部件到功能模块,再到系统全模块化,根据网络需求,灵活动态配置系统;在能源系统组成设计方面,建议从传统方案各子系统独立设计转变为面向整站系统的一体化设计,从聚焦部件性能转变为聚焦整站性能,运用更多的智能技术加速绿色能源的规模应用。


其次,从“几何叠加式的传统电源系统”向“逻辑集成式一体化电源系统”变革,实现系统集成化。

5G时代已经到来,能源行业将出现怎样的变革

传统能源基础设施建设以被动响应为主,采用几何叠加式部署,存在单部件机械组合、输入输出单一化、多系统独立运行、系统智能化不高等缺点。


单部件机械组合,即简单地将一套电源和几组电池安装在一个机柜内,并未实现真正的系统集成;输入输出单一化,即一套供电系统对应一种供电类型的ICT设备,这导致多系统分立部署,多系统独立运行,从而造成了配置浪费,能源利用率低等问题;此外,在现有的整个通信网络中,只有电源系统是非数字化、非智能化的,主要依靠人工上站运维,这会导致运维成本持续增加。


而逻辑集成式一体化电源系统基于比特与瓦特深度融合的信息能源技术,可实现同类部件整合共享、软件定义按需调度、多种能源输入复用、多电压输出自适应。


再则,迈向运维智能化,提高运营效率。


当前,站点能源设施监控主要依靠传统动环系统,实际上是“只监不控”,80%的站点运维依靠人工上站巡检、定位问题和处理故障,导致运维效率低,运维成本高;同时由于缺乏对能源高效管控和精准配置,还造成了资源浪费。进入5G时代,站点数量翻番,若继续依靠传统方式,总的运营成本将大幅上升。因此,5G时代必须通过智能化的手段,实现对站点的智慧运营,以降低运营成本。


运维智能化,就是结合人工智能、物联网和云计算等新一代信息技术,建设从平台到系统、系统到设备的智慧化供电运营体系,实现对能源设施数字化管控、能源与业务智能协同、智能巡检运维,同时让站点能源设施拥有自学习、自诊断、自维护、自更新的特性,推动站点能源的应用步入智慧化时代。


创新一体化能源柜,助力5G建设更快、更省、更简单


未来已来,变革已至。针对5G时代基站供电和建设痛点,中国移动设计院采用数字化传感、控制、处理等技术,对通信电源进行了全新定义,自主研发推出了一体化能源柜产品,实现了能源多输入、多输出智能应用,可解决机房空间、供电容量不足等问题。

5G时代已经到来,能源行业将出现怎样的变革

该产品的核心技术是智能MIMO(多输入多输出)电源,采用碳化硅、氮化镓等小体积器件,仿生自然散热技术以及数字精密电路工程技术,实现了数字能源技术,可智能调度多能源输入/输出、智能混用新旧电池、智能接入存量电源余量、智能升压匹配供电距离,以及与业务协同实现智能关断等。


刘宝昌介绍,该产品能量密度提升1.7倍,整流效率高达97%,实现了高密、高效;一台一体化能源柜可收容2G/4G/5G通信设备、电源设备和电池设备,实现从多机柜分立布置到单机柜集成布置的改变,机房空间需求降低约60%,大大降低了选址难度和建设成本。


目前,该一体化能源柜已在中国移动5G网络建设中实现了规模应用,实现了5G时代基站能源改造“三免”,即免市电改造、免电源改造、免电池更换,从而让5G建设更省时、省成本、省电费。以一个典型的C-RAN机房改造为例,采用一体化能源柜可将原来的11个机柜整合为3个机柜,一套智能MIMO电源可替代三套传统开关电源,还能同时满足各种通信设备、传感设备、服务器设备的供电需求。


展望未来,刘宝昌在演讲最后表示,将继续与业界主流设备商共同探索、共同研究、共同创新,联合定义支持网络发展演进的能源产品。目标是以站点能源为基础,构筑智慧能源网,通过信息技术手段,能源互联网的思维提升电信运营商能源专业的竞争力,推动绿色能源应用,构筑可持续发展,实现能源设施全面智能化,以筑基新基建,服务社会经济数字化转型。


延伸阅读:


三大战略举措迈向站点能源新时代


面对以上挑战与发展趋势,在本次大会上,华为提出了三大战略举措,并推出了一系列能源解决方案,以助力建设全联接世界,加速行业数字化。


极简、智能、绿色:加5G/F5G不加能源OPEX,极省CAPEX


为解决机房改造难,演进难,运维效率低,运营成本高等问题,华为提出了极简、智能、绿色的5G能源目标网,并面向无线/固网站点、无线/固网接入汇聚机房、核心机房端到端场景推出了全新解决方案,以帮助运营商实现加5G不加OPEX,极省CAPEX。


极简


针对无线/固网站点,华为5G Power 2.0以一站一柜,一站一刀的极简部署方式,可实现站点极省租金,极省能耗,以及极快部署。


传统站点机房内多柜并立,占地面积大,站点能效低,而“一站一柜”基于高密集成化和全模块化,块头更小能力更大,并引入了智能削峰、智能升压等新技术,可实现一柜替代三柜,帮助运营商在新增5G设备的同时免增租金、免改市电、免改粗线,从而大幅降低TCO,实现5G极简、快速部署。


“一站一刀”将刀片电源挂杆部署,更是实现了零占地、零租金,还能免空调,大幅提升了站点能效SEE。据悉,日本和韩国多家运营商均采用了华为“一站一刀”解决方案。


针对C-RAN集中式机房和边缘节点,华为推出了超级站(MEC)解决方案,其具备四大特点:一是高密大容量,可最小化占地面积,解决了站址难寻、站址空间受限以及租金高的问题;二是超融合,一套系统支持通信设备、IT设备、摄像头等多种设备不同的供电制式,可大大降低工程复杂度和管理难度;三是全面智能化,通过统一平台和内嵌AI智能,能实现从站点到网络、从边缘到云端的自动化管理;四是通过全方位防护具备超高可靠性。


针对接入、汇聚和核心机房,华为推出了极简机房方案。在接入汇聚机房,华为智慧超级站一改传统土建机房或方舱站形式,通过“以柜替房”和“以机柜温控代替机房空调”,将占地面积从50平米减少到2平米,从而可大幅节省建设成本、租金成本和电费成本。在核心机房,华为极简机房方案通过统一的CO-MIMO和智能储能,一套系统支持多种供电方式,解决了机房内IT与CT设备的能源供给系统烟囱式叠加的问题,可实现免工程改造扩容,并支持面向未来演进。


智能、绿色


为了解决效率低、成本高的问题,华为提出了站点数字化和AI使能能源网络全网智能化的解决方案,以实现绿色节能和高效运维。


首先是通过站点数字化和功率智能协同对站点全链路进行精准管理,比如可对用电精准测量,可精准智能削峰,可定位低效设备,可按租户、频段、扇区进行精准用电计量等,从而实现站点全链路高效绿色。


其次是通过云化管理、AI、大数据、IoT等技术实现能源网络全网可视、可管、可控、可优,从而实现运维智能管理,以及全网智能化。


通过运维智能管理,网络设备状态、告警、性能指标全面可视,可通过远程智能管理和维护代替上站巡检和维护,并可通过主动预测来提前清除故障隐患,大大减少运维工作量和运维成本。


感知+联接+计算全融合,加速推动行业数字化


全行业正加速推动数字化转型,万物感知、互联、智能的数字世界正快步到来,紧随时代趋势,华为推出了iPoleSite一体化智慧杆站和iSuperSite超级智慧站解决方案,以推动全行业、全场景站点数字化。


针对油气管道监控、输变电线路监控、边防、环保、高速路、平安城市等典型行业场景,一体化智慧杆基于一体化设计、一个平台和一个管理系统,具备快速部署、灵活组网、适应恶劣环境、智能运维管理等优势,可通过一杆物联接入打通感知、联机、计算的最后一公里延伸。


针对智慧交通、智慧园区等典型行业场景,智慧超级站基于高密度、全模块化和支持全制式供电的统一电源平台设计,可平滑引入太阳能,可实现一站式感知、联接、计算融合部署,具备易建设、租金低、支持全业务和平滑演进等特点,从而可帮助行业加速实现全场景数字化。


为跨越数字化能源鸿沟,降低用电成本,华为还推出了iPowerMate交流备电宝、MagicPower智慧魔盒电源和iHybridPower数字混合供电方案。iPowerMate就像一个行业充电宝,可经济、高效、便捷地应用于移动备电供电场景;MagicPower以一个盒子提供交流、直流多种制式供电,可解决各种数字化场景中复杂的供电问题;iHybridPower是发供电一站式AI综合能源站,支持太阳能、市电、油机等多种供电输入,同时可面向民生设备、工业设备、ICT设备、专业设备等不同设备提供不同电压的交直流供电输出。


以供电多样化跨越能源鸿沟,引入太阳能发电等清洁能源


为了以供电方式、部署方式多样化跨越能源鸿沟,打造低碳、高效的能源体系,华为推出了iSolar太阳能方案,可实现从站点到机房全场景叠光。相较于传统方案,iSolar发电更多,方案更灵活,维护更智能,比如传统方案下三块太阳能组成一组,而iSolar一块或两块就可成组,部署更灵活。


值得一提的是,以上所有解决方案都离不开储能,储能是实现5G极简部署以及推动千行百业全场景数字化的关键突破口,为此,华为第五代云锂CloudLi应运而生。


众所周知,储能经历了第一代铅酸电池、第二代锂电池、第三代普通锂电和第四代智能锂电,如今全球已进入全面锂电时代,但是,当前第四代锂电存在单一备电、人工运维、粗放配置、被动安全等问题,已无法满足5G及行业数字化演进需求,而华为第五代云锂CloudLi基于本地BMS+云BMS,并引入AI、大数据和IoT等技术,可实现全场景联接管理、极简云维、综合储能、精准配置、全方位安全管理和AI储能延寿降折旧,从而可更好的满足行业数字化转型新需求。


回顾2G到4G时代,站点能源结构几乎几十年一成不变。如今进入5G时代,随着网络能力空前提升,网络架构空前改变,以及应用跨越个人和家庭市场边界向千行百业延伸,能源底座也正在迎来一场变革!


来源:网优雇佣军

注:文章内的所有配图皆为网络转载图片,侵权即删!

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