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中兴通讯“零碳”能源网,助力运营商实现碳中和

发布时间:2021-10-27  作者:中兴通讯 刘明明  阅读量:

气候变暖对全球环境造成了深远影响,2016年全世界170多个缔约方共同签署《巴黎气候变化协定》,碳中和运动在全球兴起,当前全球已有120多个国家和地区提出了碳中和目标;欧盟委员会于2019年发布“欧洲绿色协议”,提出到2050年欧洲在全球范围内率先实现碳中和,《欧洲气候法》于2021年6月28日生效,将碳中和纳入法律保障,为欧盟各国在2050年实现碳中和的目标铺平了道路;2020年第七十五届联合国大会上,中国向世界郑重承诺力争在2030年前实现碳达峰,努力争取在2060年前实现碳中和。

ICT行业是全球经济发展的主力军,各大运营商和互联网巨头也将碳中和作为自身发展的重要战略目标。5G基站和数据中心是能耗大户,未来将有更多5G基站、边缘数据中心、大型数据中心的部署,传统的网络能源技术和建设模式难以满足网络低碳、零碳的需求和运营商可持续发展的需要,网络能源基础设施面临巨大挑战。

伴随着5G、物联网、云计算、AI等新技术的发展和商用,中兴通讯提出了“零碳”能源网,助力运营商实现碳中和的战略目标。零碳能源网主要包含三层架构(如图1):产品技术层主要包括智能光伏-绿色发电、智能变换-高效转电、智能锂电-高效储电、智能配电-精准供电、智能温控-极低耗电等低碳、零碳关键技术;综合方案层包括极简站点、绿色机房、预制全模块数据中心的全场景零碳解决方案,重构网络能源基础设施的新形态,实现运营商网络从接入到汇聚、再到核心的全网低碳、零碳部署和运行;能源云管理通过基于大数据和AI技术的统一网络能源管理平台,持续优化,进一步提升全网能效和运维效率。

       图1    中兴通讯“零碳”能源网架构

 

实现端到端全能源链的综合节能

 

引入绿电是全网实现低碳、零碳的首要措施。若向电力公司购买绿电,一方面现有绿电供应容量不足,带来绿电成本增加,另一方面因电力基础设施、输电线路的建造,导致绿电的部署周期较长。当前采用因地制宜的光伏发电,对快速降碳具有优势,如纯太阳能或者太阳能+市电混合供电,方案灵活、快速部署,并能减少对电网的依赖,脱离电网独立运行,就地发电、就近供电减少线路损耗,也适合偏远或者市电不稳定地区站点大量燃油消耗和碳排放的问题解决。中兴通讯智能光伏系统包括直流叠光和交流叠光,为站点、机房、数据中心提供绿电,实现全场景平滑叠光、自发自用、绿电上网,助力运营商网络从低碳向零碳平滑演进。针对室外站点和站点机房,可通过机柜内中兴通讯电源系统整流模块和太阳能功率模块自由混插,或直接安装太阳能功率插箱,实现中兴通讯电源或第三方电源的直流叠光改造,对电网无冲击,无需申请并网资质,项目运作周期短。针对核心机房或数据中心,通过并网逆变器实现交流叠光,优先绿电供电,冗余上网,最大化利用绿电资源。

通信电源是网络供电的主要能源设备,其功率变换效率直接影响全网能效,是全网节能的关键环节。随着5G的规模建设,全网能耗大幅上升,中兴通讯推出基于1×2U尺寸的第六代功率模块系列,包括3kW/4kW整流模块、太阳能功率模块、57V双向变换模块、280V高压直流升压模块、48V-12V/24V转换模块。3kW整流模块最高效率达98%,功率密度高达48.8W/in3,太阳能功率模块效率达98.5%,各项指标业界领先。基于新一代模块的UniPower智能电源,可以灵活混插全系列模块,电源设备的系统效率相对行业普遍水平提升近2%,同时实现多种类能源输入多制式输出、现网旧电源智能并机、免市电改造智能削峰、280V高压直流远供等功能,为运营商5G站点和机房的新建及改造提供灵活、快速部署、极简高效、平滑升级的供电方案。

5G网络站点功耗和站点数量的大幅上升对储能的能量密度、充放电性能和智能化水平提出了更高的要求。传统铅酸电池能量密度低、体积大、重量重、循环寿命短、充放电效率低,以及粗放的管理和运维方式,已无法满足5G网络发展的需要,锂电池替代铅酸电池成为必然趋势。当前行业大部分厂家提供的普通锂电,由简单BMS(电池管理系统)和电芯封装,应用场景有限。中兴通讯基于功率变换、智能测控、热设计、云管理等核心技术的研发,集成全球顶级电芯推出SmartLi智能锂电。SmartLi具备智能混用、升压、并机、错峰、防盗和云管理等创新功能,满足网络全场景供电的综合方案应用,提升了整体方案的智能化水平,最大化利用绿电或市电,减少对柴油机的依赖,进一步减少燃油消耗和降低TCO。

5G网络开始运行,高额的电费占据了OPEX的主要部分,配电环节也成为运营商网络节能的关注重点。中兴通讯推出智能配电模块,以及由智能空开组合的智能配电插箱,实现了分路控制、分路计量以及分路容量定义,可根据不同网络业务需求采取差异化的上下电管理策略、远程控制和维护,例如:基于电池放电时间、电池电压、电池容量下电,为5G设备实现差异化备电;也可进行负载分时段下电,如凌晨时段下电某些5G耗能业务。智能配电做到明明白白用电,按需供电,精准供电,实现了对负载的精细化、智能化供电管理,大大提升用电效率,降低了用电成本。

根据行业统计,传统的室外站、室内站温控能耗占比分别约10%和20%、一个PUE为1.6的典型数据中心中空调能耗占比高达30%,降低温控能耗一直是网络节能的主要方向。站点室外化和利用自然冷源,是大幅降低制冷系统能耗的有效途径。中兴通讯推出自然散热的Pad电源和Pad电池,由此构建“0”散热能耗的全Pad站;针对耗电大户数据中心,中兴通讯将间接蒸发制冷技术结合AI智能算法,不但最大化利用自然冷源,并做到智能调节、按需制冷,相比传统空调方案节能高达60%,局部PUE低至1.05。

 

全场景零碳解决方案:极简站点、绿色机房、预制全模块数据中心

 

随着电源功率密度和电池能量密度的不断提升,以及自然散热技术的应用,站点能源基础设施向集中化和小型化的新形态转变。中兴通讯通过一柜站和全Pad站构建极简站点解决方案,推动室内站点室外化,室外站点一柜化,再到全Pad化的低碳、零碳演进,让机房变机柜,多柜变一柜,一柜变“零”占地抱杆的全Pad站,站点能效从室内60%提升至室外85%,再提升到全Pad站的95%以上;对于利旧机房扩容,通过室内大容量UniPower电源和大容量锂电并机,构建绿色机房解决方案,推动多机柜、多电源节能化改造,实现多种制式ICT设备集中供电,机房能效提升到75%以上。极简站点和绿色机房解决方案实现了能效大幅提升和低成本建站,同时为运营商省电费、省租金、省运维。

中兴通讯坚持自主创新,多专业的技术融合,突破传统数据中心枷锁,创新性构建了预制全模块数据中心解决方案,并将模块化、预制化的理念应用于设计、生产和建造全过程,解决传统数据中心施工复杂、建设周期长、运维难度大、运行节能困难等问题。该方案实现了极致快速:土建和机电并行施工,建设周期缩短40%;极致灵活:标准模块化设计,按需分期部署,灵活扩容,减少初期投资30%;极致节能:利用间接蒸发冷却技术和高压直流等供配电技术,PUE低于1.25,能源消耗下降30%。

 

能源云管理:提升能效,智能运维

 

随着5G网络发展,站点数量和功耗倍增、数据中心大规模建设和运行,带来了能源基础设施种类繁多,同时5G业务的多样化对能源需求的多样性和可靠性提出了更高的要求,全网能源基础设施管理复杂、运维和成本控制难度增加。

中兴通讯iEnergy管理系统是基于大数据和AI技术的统一能源云管理平台,以全网可视、告警管理、能效管理、运营管理、维护管理、安全管理等业务为导向(如图2),实现从设备、站点到机房和数据中心全网的一体化管理。iEnergy覆盖了从发电到用电全能源链管理,通过站点内不同能源设备协同、站点与站点之间协同,支持能源网络构建,实现能源调度;通过全网多维度能效分析、评估和优化,实现整体能效最优,进一步降低用电成本。iEnergy利用数字化、AI、云技术、机器人等技术,实现了全网的智能化运维,远程巡检、预防性维护、减少故障和人工上站,提升运维效率。

      图2    中兴通讯能源云管理iEnergy业务模块

 

总结

 

中兴通讯“零碳”能源网,从发电到用电,从网络建设到运行,全方位助力运营商网络向低碳、零碳演进,加速实现碳中和。“零碳”能源网不仅仅以低碳、零碳作为目标,更加注重运营商经营过程的经济效益,以绿色节能、综合提效为主要手段,助力运营商实现快速、低CAPEX建设5G和低OPEX运行、维护、管理5G网络。

信息时代瞬息万变,多种新技术蓬勃发展,中兴通讯始终与客户携手并进,持续探索,不断创新,为社会发展践行社会责任、创造财富和价值。

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