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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01 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 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 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 2.2 当前降碳评价体系 2.3 节能降碳发展趋势 03 03 04 04 04 05 05 通信站点节能降碳发展现状02 目录 01 03 站点能源低碳目标网白皮书目录 3.1 低碳目标网概念 3.2 低碳目标网价值要素 3.2.1 极简架构 3.2.2 极致体验 3.2.3 极低OPEX 3.3 目标网评价因子 3.3.1 NCIe 3.3.2 SEE 3.3.3 OPEX 3.4 目标网的关键技术 3.4.1 先进电力电子技术 3.4.2 先进数字技术 4.1 低碳目标网架构 4.2 低碳建网 4.2.1 极简站点：以柜替房，以刀替柜 4.2.2 极简机房：CO机房现代化改造， 一柜替多柜， 能效提升 4.3 低碳供电 4.3.1 站站叠光：绿电加持 4.3.2 智慧去油：去除油机，天下无油 4.4 低碳运行 4.4.1 全面锂电化：智能储能，锂代铅酸 4.4.2 全面智能化：数字化运维，运维升级 4.5 应用案例 12 13 13 15 16 16 19 21 21 24 27 07 07 07 07 08 08 08 09 09 10 10 11 低碳目标网理念03 华为站点能源低碳目标网0407 12 未来十年愿景目标05 28 缩略语06 29 站点能源低碳目标网白皮书 目录 图表目录 图2-1：全球基站数量以及新增数量趋势图 图2-2：传统房站和柜站的能效 图2-3：当前太阳能发电比例仍然过低（以中国为例） 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 图2-6：SEE衡量指标 图3-1：朝向极简刀片站演进的极简架构体系 图3-2：自动驾驶的能源目标网 图3-3：OPEX的重要组成部分 图3-4：NCIe衡量指标 图3-5：不同层级的的网络能效衡量 图3-6：目标网关键技术支撑 图4-1：站点能源低碳目标网架构 图4-2：站点能源低碳目标网方案 图4-3：华为一站一柜方案 图4-4：华为一站一刀方案 图4-5：刀片应用场景 图4-6：华为室内超级柜方案 图4-7：华为站站叠光方案 图4-8：组件级快速关断及数字化管理 图4-9：华为光储协同方案 图4-10：华为智慧去油方案 图4-11：华为智能锂电方案架构 图4-12：华为智能锂电方案 图4-13：华为站点数字化运维 图4-14：Neteco功能架构 03 04 04 05 05 05 07 07 08 08 09 10 12 12 13 14 14 15 16 17 18 19 21 22 24 26 图表目录 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01 01 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》（The Paris Agreement），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。 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 图2-1-1 ：全球基站数量以及新增数量趋势图 *根据公开数据统计 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。 通信是数字化碳排主要来源之一 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 03 通信站点节能降碳发展现状02 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 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%。 *根据公开数据统计 全球5G基站数量 全球4G基站数量 全球3G基站数量 0 500 2020 2022 2024 2026 2028 2030 1000 1500 2000 2500 全球基站数量预测 图2-1：全球基站数量以及新增数量趋势图 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 04 2.1.2 从能效看：传统建站方式建站复杂，能效低 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。 2.1.3 从供电方式看：当前运营商绿电使用比例低 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。 2.1.4 从运维管理看：不可视不可管造成能耗碳排 难以优化 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%。 图2-3：当前太阳能发电比例仍然过低（以中国为例） 水电 火电 核电 风电 太阳能发电 71% 15% 2% 7% 5% 通信站点节能降碳发展现状站点能源低碳目标网白皮书 图2-2：传统房站和柜站的能效 传统房站能效~55% 传统柜站能效~75% 05 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 （Site Energy Efficiency）。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。 图2-4：传统站点状态不可知 碳排无感知 0/1告警，无法 提前识别异常 电源无子系 统故障信息 备电时长 未知 无油机健康 度、油位 图2-5：某运营商能源运维成本占比及人工下站维护占比 无线设备运维 15% 网优 10% 其他 14% 备件服务 18% 其他··· 能源运维 61% 下站维护 66% Dry NodeCarbon 图2-6： SEE衡量指标 (Telecom Energy Consumption(kWh)) (Total Site Energy Consumption (kWh)) SEE = ITU-T L.1331 通信站点节能降碳发展现状 站点能源低碳目标网白皮书 00 构建绿色能源目标网站点能源低碳目标网白皮书 07 低碳目标网理念 03 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 智能技术，用Bit管理Watt，实现了站点建设的极简化，站点 运行的高效化，用电的绿电化，站点管理的智能化，最终能 够实现能量按需流动，节约能耗，降低碳排，more Bits， less Watt。 3.2 低碳目标网价值要素 3.2.1 极简架构 极简，产生极致的方便。随着基础科学的突破以及多学 科的融合，站点能源正在由低能量密度、低能量效率、粗放 设备走向高密高效智能，正在由复杂拼凑走向架构极简。 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5G的深入发展，华 为站点能源低碳目标网将持续向极简架构方向演进。 3.2.2 极致体验 使用网络和维护网络的最终用户是人，人最注重体验，体 验价值是站点能源网络价值的重要组成。站点能源正在由以前 的孤节点形态走向可管可视，正在由低效人工运维走向远程智 能运维，正在由站点资产单一功能走向资产融合调度。 华为站点能源低碳目标网运用先进的感知技术与人工智能 技术，实现在实现站点“透明”的基础上，实现站点“自动驾 驶”。站点能源低碳目标网通过接入感知，实现站点主动管 理；通过先进的人工智能算法，实现站点自动故障预防，实现 站点能效与碳排管理优化。 在站点数字化大潮的时代，华为站点能源低碳目标网给予 用户极致体验。 图3-1：朝向极简刀片站演进的极简架构体系 图3-2：自动驾驶的能源目标网 传统房站 柜站 极简刀片站 光储自寻优 能源KPI 自动巡检 自动驾驶网络 能效分析 零碳看板 故障预警 低碳目标网理念 站点能源低碳目标网白皮书 3.2.3 极低OPEX 传统建设模式下，OPEX费用高：站点面积大，导致租 金高；站点备电中油机的大量使用，导致油费高，维护成本 高；哑设备导致人工下站频繁；站点能效低导致电费高。随 着技术的进步、商业模式的改变，站点能源朝向极低OPEX 方向演进。 华为站点能源低碳目标网通过极简架构降低站点租金， 通过叠光、去油，降低能耗与碳排放；通过站点智能化降低 运维难度，提高能源协同。站点能源，正在由以前的能耗高 碳排高、人工运维走向绿电化、高效化、智能化。OPEX的 降低，正在从全方面被关注与改进。 华为站点能源低碳目标网将持续致力于构建极低OPEX 的站点能源网络。 3.3 目标网评价因子 3.3.1 NCIe 碳中和时代，“降碳”已经成为站点能源的重要目标，如 何衡量降碳则是不可或缺的标准。传统的站点建设中，没有体 现碳排放的参数指标，对碳排量难感知，对降碳难优化。 ITU在2022年10月提出新的标准：NCIe (Network Carbon Intensity ) 衡量指标。NCIe定义了网络碳排强度， 它由碳排因子以及网络能效两个参数组成，通过NCIe能够清 晰的知道当前网络的碳排情况，对降碳有更多的参考意义。 华为站点能源低碳目标网结合国际最新标准，在站点建 设中采用NCIe网络能效做为衡量因素，其中碳排因素EF则 是与能源强相关的指数。通过运用先进的感知模型，实现全 站碳排可视；通过先进的大数据分析，实现碳排分析，提供 降碳优化。 华为站点能源低碳目标网，采用先进的站点碳排标准评 价，助力实现碳中和。 08 图3-3： OPEX的重要组成部分 图3-4： NCIe衡量指标 E total Total Data traffic (∑Ej*EFj) (∑
Data trafficj) NCIe= *EF= E total: Total Carbon Emission of network operation (kgCO 2 e) EF: Emission Factor (kgCO 2 e/kWh) Total Data traffic: TB ITU-T L.1333 电费 租金 油机 运维 低碳目标网理念站点能源低碳目标网白皮书 09 3.3.2 SEE 能源效率的高低是衡量站点能耗的重要标准，也是现行 的站点能源建设的重要衡量参数。 华为站点能源低碳目标网通过先进的底层技术，使用前 沿的材料技术，构建先进的器件，从器件层级提高能效转 换；通过先进的结构设计，构建先进的散热结构，从部件层 级提高能效转换；通过先进智能温控技术，从设备层级实现 散热效率的提升。 华为站点能源低碳目标网，全面提高站点SEE，践行节 能降碳。 3.3.3 OPEX OPEX是全站生命周期中重要的成本要素，包含站点租 金、电费、油费、人工维护等部分，是站点能源评价的重要 因素。 华为站点能源低碳目标网，将站点OPEX做为重要评价 指标，致力于全面降低通信站点建设的OPEX。 图3-5： 不同层级的的网络能效衡量 运营 碳排放因子 kgCO 2 e / kWh 单位电价 $ / kWh 网络碳排强度NCIe 固定网络能效NEE Network 主设备能效TEE 站点能效SEE 数据中心能效PUE 无线网络能效NEE RAN 网络 站点 kgCO 2 e / TB Gbps / W GB / kWh GB / kWh % 参考值 低碳目标网理念 站点能源低碳目标网白皮书 10 3.4.1 先进电力电子技术 先进材料与器件技术 石墨烯、碳化硅、氮化镓等新型材料和新一代宽禁半导 体器件的发展，使得高密高效、自然散热、能量双向流动的 电源成为现实。 使用新型材料与器件的电源，利用器件的高频性，可以 在更小的体积内实现功率密度倍增；利用其低导通电阻、低 开关损耗特性，可实现系统效率提升，减少系统发热量，甚 至支持风冷散热无缝切换至自然散热，极大降低由于发热带 来的功率消耗。 先进的材料与器件带来站点能源技术的变革，重构产品 的形态与性能。 先进电池技术 传统铅酸电池难管理、寿命差、占地多。随着材料的发 展，电池技术也在快速朝向锂离子电池、钠离子电池方向发 展，现阶段，锂离子电池也取得了更为广泛的应用，代替了 传统的铅酸电池。 同时，数字技术的发展，电池也在快速的数字化，融合 先进的传感技术、高饱和磁材、高速采样技术，电池状态整 在被精确感知；先进的联接技术，将电池数据及时、精准传 送，将传统的孤节点电池纳入到网络中；而云、大数据、人 工智能技术的发展，实现自动分析与统一调度，将站点能源 的节点化完全网络化，自动化。 先进热管理技术 散热问题一直是站点能源能耗的重大困扰。随着技术的 发展，涌现出越来越多的散热技术。如在材料方面使用低损 耗的新一代器件，如在架构上使用重力虹吸热管温控、仿生 根系散热等。在热管理的不断发展下，站点能源由空调散 热、风冷散热逐步向自然散热方向发展。 3.4 目标网的关键技术 站点能源低碳目标网的构建与发展，离不开先进技术的 支持。华为低碳目标 网，融合电力电子技术与数字技术。通 过运用先进的底层材料、器件、电池、热技术，传感、联 接、云与AI技术，从能量流和信息流两个方面构筑先进的使 能平台，助力建设绿色网络基础设施。 图3-6：目标网关键技术支撑 应用 能源管理云 专业的能源Paas, Saas平台 使能平台 基础技术 绿色网络基础设施 能量流 材料 （GaN\SiC） 器件 （IGBT\Mos） 电池技术 热管理技术 传感 （数字、视觉） 联接 （5G/IoT） 云 （数据、算法） AI （芯片、算法） 数字技术 (Bit/云/ AI) 信息流 嵌入式电源 智能配电 储能 AC-DC 电力电子技术 (Watt/Heat) 低碳目标网理念站点能源低碳目标网白皮书 11 3.4.2 先进数字技术 先进传感与联接技术 在传感与联接技术的发展下，站点感知取得巨大发展。 相比传统的站点状态不可视，运用先进的传感技术，可 以清晰的获得全站状态如温湿、油机、市电等。同时，状态 感知正在由传统的0-1有无感知走向智能感知、线性感知。 传感技术的多样性发展，正在推动站点能源的全站感知。 利用先进的联接技术，可以实现更加方便的将信息传送 给网管。站点设备的多样性导致接口类型的多样性，如以太 网、干节点、无线等，因此保障传送的稳定与便捷，需要先 进的联接技术支撑。联接技术的快速发展，实现信息自动传 送，无线传送，使得偏远地区的站点管理更为便捷。 云与人工智能技术 传统部署成本高，人工运维难。在云计算、大数据以及 人工智能技术的发展下，站点能源的部署与管理快速走向云 化以及运维智能化。在部署方面，越来越多的运营商实现云 上部署，本地服务器大量减少，系统的维护性也大幅度提 高；在管理方面，大数据、人工智能的应用，实现了站点风 险的提前预测、站点维护的远程化与自动化。基于此，构建 站点的智能管理能力，是站点能源发展的重要趋势。 低碳目标网理念 站点能源低碳目标网白皮书 12 华为站点能源低碳目标网 04 4.1 低碳目标网架构 华为站点能源低碳目标网，沿着能量的流向，助力全面 建设低碳站点。通过先进的部件，实现站点数字化，进而实 现低碳建设；通过功率智能化，引入绿电、高效转换、锂电 化、智能配电，沿着发转储配用，实现低碳供电；通过统一 智能网管，实现管理智能化，低碳运行。 华为站点能源低碳目标网，全场景全生命周期低碳，实 现加5G不加OPEX。从建设方面，改变站点形态，使用极简 站点、极简机房、低碳建设、低碳供电、低碳运维三个方 面，全面升级现有站点建设模式。 图4-1： 站点能源低碳目标网架构 图4-2：站点能源低碳目标网方案 低碳目标网：全场景全生命周期低碳 站点能源低碳目标网 低碳建网：改变建站形态实现节能 低碳供电：减少度电碳排 低碳运行：高效运维降碳排 房→柜→杆， SEE提升至97% 极简站点 极简机房 站站叠光 智慧去油 全面锂电化 全面智能化 高密，智能， SEE提升至90% 绿电比20%→100%， EF可降低至0 光电替油， EF降低60% 以锂代铅， 从备电到错峰增收 SEE/EF/碳排放 可视可优 “低碳”接入 “低碳”汇聚 “低碳”核心 全场景低碳 华为站点能源低碳目标网站点能源低碳目标网白皮书 绿色运维 远程智能运维发电 转电 储电 用电低碳站点 低碳机房 房 新建免机房 扩容免改造 移动油机 移动锂电 清洁能源 替代油机 高效协同发电 高效转换 精确输电 精确备电 智能储能 （错峰/削峰） 智能用电 明明白白用电 杆 数字化 远程巡检 能耗 可视可管可优 柜 全生命周期低碳 低碳建网 低碳运行 低碳供电 13 4.2 低碳建网 低碳建网是指从网络架构到设备做到极简，极简意味着 高效，可以减少浪费，节能降碳。首先是架构极简，网络架 构和基础供电架构减少中间冗余环节，如5G网络的C-RAN 架构、一体化供电系统等。 其次是极简建站，从传统的室内 站到室外机柜站，再到可以挂杆的刀片站，大幅降低站点的 占地、材料消耗、制冷能耗等。 低碳建网在大幅降低碳排放 的同时，还可以降低网络建设和运营成本。 4.2.1 极简站点：以柜替房，以刀替柜 当前通信站点，包含2/3/4G站点，5G站点或者塔商共 享站点，叠加5G功耗翻番，大量站点面临市电不足、电源和 电池容量不足、温控不足、AAU电压不足等问题。同时，随 着设备和站点增加，网络的电费、租金、运维费用等能源相 关的OPEX将会大幅增加。 传统采用土建机房、方舱或多柜拼凑方案，带来高昂的 端到端成本，比如市电改造（$5000，TTM3个月@亚洲某 国）、吊车租赁（$1500/次@欧洲某国）、地基（$500， TTM2周@亚洲某国）、租金（$7000/年@亚洲某国）、 线缆更换（$1806@全球）等。同时传统电源多柜多温控效 率（SEE~80%），负载用电管理粗放，无法有效识别和优 化用电较高的负载，带来较高的能耗和碳排放（典型一频 4G+一频5G站点碳排放超过28吨/年）。而且，传统站点电 源仅-48V供电，不支持面向多种业务的多制式供电能力。 华为一站一柜解决方案，单柜支持2/3/4/5G或共享站点 部署，一柜替传统多柜，通过极简部署和智能用电，节省站 点端到端投资。 图4-3: 华为一站一柜方案 一站一柜方案 云端 NetEco 1 1 3 2 4 高密高效电源： 软件定义智能用电管理 eMIMO全模块化、全制式 超大容量，超高密设计 2 锂电：CloudLi 云化管理 超高能量密度 智能特性 3 机柜 以柜替房，快速部署 支持ICT融合收容 支持温控模块化扩容 4 网管：NetEco 全网可视、可管、可控 站点数字化 运维智能化 华为站点能源低碳目标网 站点能源低碳目标网白皮书 14 其主要特征如下： 高密： 高密eMIMO电源24kW@3U/36kW@5U，功率密度两 倍于友商（24kW@7U）。智能锂电（下称云锂或者 CloudLi）容量150Ah@3U，能量密度两倍于铅酸 （150Ah@8U），实现相同空间、原位替换、容量翻番。 高效： 高效器件、高效锂电、高效温控实现站点级最高效率 90%，单站每年节省10%能耗，减少3124kg碳排放。 eMIMO： 多制式能源输入和输出，一套电源替换传统多套电源系 统，适用于各种市电类型、各种供电场景。 全模块化： 温控、整流、备电、交流输入、直流输出、多制式输出 全模块化设计，实现业务平滑演进。 全链路智能： 发/转/储/配/用全链路智能，智能削峰、智能升压等智能 特性实现极简部署省CAPEX，智能错峰、能源切片等智能 特性实现智能用电省OPEX。 智能用电管理： 通过集成分流器、接触器、空开等功能的智能空开，实 现软件定义空开，灵活配电；单路负载精准计量，明明白白 用电；能源切片，按需备电，节省电池配置。 为了适配无线基站向极简刀片形态演进，华为加大研发 力度，在一站一柜基础上推出极致能效，绿色极简的一站一 刀，其采用业内独有全自然散热大功率刀片设计，具备零占 地，零租金；零维护，低能源损耗，1小时快部署的独特优 势，可广泛应用在宏站、小站和共享站点场景，和传统柜站 方案对比，刀片建站TCO降低30%。 华为一站一刀解决方案基于多项技术创新领先业界2代， 当前行业水平普遍的是一扇一刀，华为在2020已发布6kw刀 片，实现一频一刀；2021年华为持续突破创新，将推出业界 最大功率的12kw刀片，能力全面对齐柜站，实现业界唯一的 2/3/4/5G全频段的一站一刀。 华为刀片电源多项创新加持，如蝴蝶设计、仿生根系齿 散热技术，散热能力提升25%，体积和重量减少~40%；同 时支持高效智能用电、杆级叠光、智能测量、削峰错峰、能 源切片等，推动刀片迈向全面智能化。在可靠性方面，华为 秉持精品理念，提供IP65高防护等级和N+1冗余化设计，可 故障不下电维护。 图4-4： 华为一站一刀方案 一站一刀方案 刀片电源 2kw 3kw 6kw 12kw 20Ah 50Ah 刀片电池 极简 智能 绿色 华为站点能源低碳目标网站点能源低碳目标网白皮书 室外杆/塔宏站 华为DPS AAU/RRU拉远站 室内/外小站 图4-5： 刀片应用场景 15 4.2.2 极简机房：CO机房现代化改造，一柜替多 柜，能效提升 随着5G的场景化应用越来越多，万物互联、高清视频带 来无线接入网、家庭宽带、企业专线大幅提速，带宽急速提 升；同时，伴随着核心网云化、边缘计算和CDN的部署/下 沉，传统CT网络将全面走向ICT融合。上述两大趋势将带来 通信机房主设备的升级换代，并新增IT设备，导致机房主设 备功耗大幅提升，以及交、直流融合供电需求，将给传统机 房能源设施带来巨大挑战。 传统机房扩容的存在以下问题： 温控能力不足，存在局部热点。机房出现局部热点，无 法满足新增设备散热需求，扩容需新增温控，新增多套空 调，投资高、周期长。同时传统房级空调大面积制冷，制冷 效率低，耗能高。 能效低，传统机房能效 SEE50%，能耗浪费大。 传统 大面积制冷方式，效率低，空调耗能高；老旧电源电池效率 低；能耗不可视，优化无从下手。 机房空间不足，改造难度大，工期长。业务扩容需改造： 电源、电池、空调、机柜，占地面积大，工期长、成本高。 供备电能力不足，改造难。存量电源电池改造困难，业 务扩容需增加交流、直流多套供备电系统。 华为绿色机房电源解决方案，采用独特”温供备一体 化”设计，融合eMIMO电源+CloudLi+模块化温控，统一集 成在一柜内，单柜解决机房温控、供备电的需求。实现机房 5G和固网新业务极简绿色部署。 其主要特征如下： 免改温控： 温/供/备高密一体，集成柜内空调，封闭精准温控，高效 散热，解决局部热点问题，免改机房温控。采用柜内封闭式 高效制冷，空调就近部署，可以直吹设备，相比房级散热， 极大提高了制冷效率。柜内直流空调单个容量5kw，最大可 以叠加两个，制冷能力可实现单柜10kw。 免增机房： 柜内集成eMIMO电源、CloudLi、模块化温控，极致高 密，1柜替3柜，免新增机房。 免改线缆： 统一平台电源，交直流一体化供电，1套替多套；57V升 压，线缆通流量增加30%，免线缆工程改造。 高效节能： 采用精准温控、智能联动、可调温控组件散热设计，助 力实现智慧低碳机房，高效节能。故障不下电维护。 华为绿色机房电源解决方案，自问世以来，取得广泛应 用和认可，并在2020年荣2020Interop东京展金奖。 图4-6： 华为室内超级柜方案 室内超级柜方案：一柜式收容，免改温控 eMIMO电源 ICT设备 CloudLi 直流空调 替代多柜 华为站点能源低碳目标网 站点能源低碳目标网白皮书 16 图4-7：华为站站叠光方案 4.3 低碳供电 4.3.1 站站叠光：绿电加持 在分散的站点部署分布式离网直流光伏系统，其收益常 受制于站点条件如周边遮挡物，可部署面积，朝向，组件公 差带来的发电损失；无法与储能和油机等设备协同导致最终 消纳绿电效率受限；以及多点运维难以定位具体问题，哑设 备不可视；因光伏输出电压过高导致铅酸损坏或长组串断开 或火灾因高压无法及时救援等安全设计问题。 为解决以上问题，提升最终光伏消纳比和进一步降低 OPEX支出，华为站点能源低碳目标网结合组件级电力电子 技术Module Level Power Electronics (MPLE)创新，电力 载波通 信 技 术 创 新，电 力电子控制芯 片 技 术 积累与自适应自 寻优算法控制技术创新，提出第二代站点叠光解决方案 iSolar2.0。iSolar2.0方案中的智能iPV光伏组件可实现组件 发电信息与告警状态实时上传至NetEco管理平台，实现发电 可视，故障可知。配合一体化设计的“四合一”光伏控制 器，继续延续极简刀片的设计风格，大功率，小体积，高效 率，全场景易部署。再配合华为CloudLi循化型锂电可实现光 储协同，提升单站绿电消纳比。在峰谷电价场景下可实现光 伏优先消纳的同时，进一步降低网络OPEX，助力网络能源 转型，实现more bits less watts。 极简 高效 绿色 智能 · 站点、机房全场景极简叠光 · 极简扩展 · 减少遮挡损失20% · 最大限度地利用太阳能 · 智能调度太阳能& CloudLi · 最大限度地提高太阳能利用率 · 模块级故障诊断 · 快速关断安全运维 简化设计 四位一控制器 智能调度 智能光伏组件 云上维护 超出的太阳能由CloudLi存储 油机/ 市电 供电 油机/ 市电 供电 太阳能 充分利用 太阳能供电 华为站点能源低碳目标网站点能源低碳目标网白皮书 17 从组串级优化不可视演进至组件级寻优安全可视： 传统站点叠光方案，采用组串式优化方式，无法对组件受 遮挡，安装方位角差异，所带来的损失提供更好的优化效果； 故障组件定位需专业设备巡检，问题定位难；高压组串无关断 功能，无法满足行业安全标准。由此导致的发电效率低下，运 维支出较高，安全设计问题将严重影响项目最终受益。 华为新一代iPV2.0智能光伏组件，结合组件级电力电子 MPLE技术创新，实现光伏组串从组串级优化演进到组件级 优化，实现灵活部署，可按站点面积灵活配置组件数量；优 化不同方位角，受遮挡组件输出，实现全场景高效；并且结 合领先的电力载波PLC通信技术，让每块组件的发电信息可 通过NetEco管理平台获取，发电可视，故障可知；配合优化 器，长组串iPV组件在遇到线缆断开，组件故障情况下可实 现快速安全关断，实现10秒内降至30Vdc以内，满足相关安 全标准。 从多点组串接入演进至组串式四合一极简架构： 传统解决方案组网架构较为复杂，通常需要通过安装四 个节点才能完成安装，组件输出后需要接入汇流盒后，接入 光伏整流模块，再接入至直流配电模块，最后与特定控制单 位组网。传统方案架构复杂，耗时高，节点多，运维难，组 网方式受限，难以适应全场景叠光。 华为新一代“四合一”光伏控制器，集合光伏汇流盒， 光伏模块，光伏配电模块与控制单元，简化接入节点。同时 华为光伏控制器还支持多种组网模式，应对不同站点场景需 求，可提供IP,4G和带内组网模式，实现极简建站，灵活组 网。IP65防护等级与20年使用寿命设计，使得华为控制器可 更长时间的为站点提供清洁和稳定的电力供应。 从分立部件到协同光储系统： 传统站点叠光方案，在光伏超配的情况下，难以根据季 节的变化调节储能系统充放设定，导致有条件多部署组件的 站点超发浪费，最终网络绿电消纳比例提升受限。在有峰谷 电价的地区，由于缺乏协同，光伏与锂电仍是分立部件，未 能实现节能效益最大化。 华为站点能源低碳目标网 站点能源低碳目标网白皮书 组件级快速关断及数字化管理 三方/eMIMO直流电源 组件PLC信号 48 Vdc 4G组网 室外光伏控制器 图4-8： 组件级快速关断及数字化管理 18 图4-9： 华为光储协同方案 华 为光伏控制器搭配循环型CloudLi，可实现光储协同， 应对光伏超配，光伏错峰场景，可实现光伏优先消纳，结合 错峰收益实现站点节能效益最大化。通过智能网管NetEco， 可使能光储协同算法，光伏控制器将自动统计历史发电数 据，并预测次日光伏超发电量，再由算法根据每日预测数据 调整CloudLi充放电深度与时间，实现站点光伏100%消纳， 提升网络绿电消纳比。在峰谷电价区域，光储寻优算法会在 确保光伏优先被消纳前提下，根据峰谷电价差和参与循环 CloudLi容量情况，调节锂电充放时间，实现站点低碳用电的 同时，进一步通过错峰降低站点OPEX支出，整站低碳，更 省OPEX。同时，光伏控制器将根据母排电压自适应调整输 出，确保储能在浮充阶段不会因光伏输出电压过高而降低循 环寿命，整站更可靠。 华为站点能源低碳目标网站点能源低碳目标网白皮书 光伏电源 市电供电 Time (hours) 市电 供电 电池 放电 电池 充电 0 -200 400 1000 1600 2200 3 6 9 12 15 18 21 19 4.3.2 智慧去油：去除油机，天下无油 全球大多数地方已经实现电力和通信的普遍覆盖，但是 仍然有7.89亿人口没有电力供应，在亚洲、非洲、中东等区 域因为市电不稳及无市电，不得不使用油机供电，预估有 50+万通信站使用油机。油机给通信站点带来高的能源 OPEX，大幅侵蚀运营商的利润水平。在非洲部分地区燃油 高达1美金/升，基站24小时工作带来高昂燃油费用，此外油 机需要高频度的维护，也带来高昂的管理及维护成本。另外 电池/燃油均属于易被盗资产，全球平均被盗率10%，也会给 运营商带来损失。因为站点电池被盗或者油机维护不及时带 来的宕站占到总宕站的80%以上。同时油机工作带来震动及 噪音严重扰民，碳排放大，造成环境污染，与全球的节能减 排倡议不符合。随着网络演进功耗增加，业界对“0”油机的 需求越来越急迫。 华为从2008年开始第一代混电产品的开发，到2018年 推出第五代智慧去油产品，帮助运营商实现省油去油。华为 站点能源低碳目标网智慧去油方案主要分为3个场景： 1小时充满电，16小时停电去油