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中国移动:光储融合一体化方案助力低碳网络建设

文章来源:中国移动通信集团有限公司  发布时间:2023-07-04

【概况】

信息通信行业作为数字经济时代的战略性、基础性、先导性行业,是实现碳达峰、碳中和经济社会体系中至关重要的一环。

中国移动积极落实国家“双碳”战略,2021年将“绿色行动计划”升级为“C2三能-中国移动碳达峰碳中和行动计划”,构建“三能六绿”绿色发展新模式,打造绿色低碳通信基础设施。在构建能源关键技术体系方面,中国移动围绕信息通信行业能源“发-转-储-用”全环节,采用清洁能源与传统能源结合的多能源供给结构,开展先进技术研究与创新产品研发应用,从部件、系统到网络实现比特与瓦特的融合,提升能源利用、转换及存储效率,建设低碳能源网络。

【主要做法】

中国移动结合ICT网络用能现状,从“低碳”建设、“低碳”运营、“低碳”维护三个维度着手,打造轻量、极简的ICT设备网络架构,降低ICT网络的碳排放。

在“低碳”建设维度,中国移动一方面简化机房站点形态,构建从房到柜到杆的极简部署方式,以机房的室外化、室外机柜的刀片化,实现站点极简化,建设周期缩短30%、占地面积减少60%;另一方面,应用模块化、预制化、产品化的仓储式、工业化等建设模式,推动建设装配化,压缩建设周期6-8个月以上,加快业务上线,支持网络架构演进。

在“低碳”运营维度,中国移动从制冷低碳化、能源绿色化、供电简洁化三方面推进。在制冷低碳化方面,充分利用自然冷源,提升空调能效比,通过优化气流组织,提升整网能效,降低制冷系统碳排放;在能源绿色化方面,通过多电源融合、模块化设计、创新电源供电架构设计,构建满足多种电压制式输出的统一电源系统,实现多能源输入融合,同时通过创新软件控制算法,满足对市电、油机、风能、太阳能、储能系统的多能源输入协同调度;在供电简洁化方面,简配置、简架构,加大工厂预集成,分场景应用全集成及分布式,推进应用一体化全集成式交/直流供电系统、分布式供电系统,从而减少空间占地、提高能效、降低施工环节碳排放。

在“低碳”维护维度,中国移动从全网数字化、运维智能化、功率智能化和协同三大方面发力。在全网数字化方面,对全网电源、电池、温控、环境监控等部件应实现数字化,满足对网络运行参数的精细监控;在运维智能化方面,通过远程运维实现远程网络巡检和故障诊断,减少不必要的现场维护任务,同时根据维护建议合并任务提高现场效率。在功率智能化和协同方面,通过全网及机房内/站内协同,充分调用网络智能部件潜能,实现各部件灵活调配,从而降低温控损耗、最小化主设备用电、挖掘电池潜能,实现节能减排。

在上述体系构建的基础上,中国移动设计院自2018年起就针对降低能耗、减少通信网络基础设施碳排放开展持续的技术研究及产品开发工作,探索构建极简、绿色、智能的低碳智慧能源网络。2018年-2021年期间,共推出3个数字供电产品(系列),分别为一体化能源柜、一体化节能柜、数字能源机柜,助力数据中心行业可持续发展。

 

图1 中国移动设计院全场景绿色低碳产品解决方案总览

【取得成效】

目前,全场景绿色低碳产品解决方案已在中国移动现网内规模应用,取得经济、环境、社会三方面良好效益。

一体化能源柜已累计发货约1.6万套,应用地域覆盖全国除港澳台以外的31个省、市、自治区,经受了严寒、高温等各种应用环境的严酷考验;一体化节能柜已在中国移动全国18个省35个地市进行规模试点应用,应用地域覆盖华中、华南等炎热地区,东北、西北等严寒地区,华北等寒冷地区,西南等温和地区,针对不同地区应用不同的配置方案,做到因地制宜;室外一体化MIMO电源及数字能源机柜已开展小规模试点应用,其中室外一体化MIMO电源在浙江、湖北、福建各开展了小批量试点,良好地验证了末端设备极简叠光、极简建站的建设模式,数字能源机柜在湖南、广东、上海等4处机房/数据中心开展了小批量试点,良好验证了1柜1系统、灵活高效的部署方式。

在经济效益和环境效益方面,全场景绿色低碳产品解决方案支持全链高效,使整站能效提升8%-17%。同时一体化能源柜按需使用的建设模式并不增加建站投资,两年来约1.6万套的应用规模,共节约耗电1.4亿千瓦时,折合电费节约1.1亿元,同时减少碳排放超过16万吨。

在社会效益方面,一是解决关键技术卡脖子问题,通过近年来的持续创新研发,关键整流模块的核心部件如MOS、控制DSP等的国产器件使用率从20%提升到80%,同时积极探索第三代半导体如SiC、GaN等技术在能源基础设施高效整流环节的应用,助力国产厂家弯道超车,缩小与国际厂家水平差距;二是提升生产效率,全场景绿色低碳产品解决方案所依托的数字能源供电技术和智慧能源运营平台,通过实现智能营维,将基础设施运维工作量降低20%-30%,极大提升运维人员生产率;三是赋能全社会节能降碳,目前中国移动已在公司内部开展了数字能源关键技术研究与应用,有着深厚的研究基础及丰富的技术经验积累,将其移植至其它行业或企业,将有效赋能全社会节能降碳。

【经验启示】

中国移动对内建立“管-建-战”省专协同、对外建立“产-学-研-用”一体化的研发与产品运营管理体系,从而实现全场景绿色低碳产品解决方案规模应用,取得优异成绩。

在内部协同“管-建-战”中,“管”指集团公司统管,对相关部门、专业公司予以政策支持、资金投入,针对数字能源技术研发;“建”指设计院在集团公司总部支撑下,开展研发及成果转换,近三年累计完成3个数字供电产品(系列)的研发,共取得专利二十余项、软著多项;“战”指全国各省公司进行设计院全场景绿色低碳产品解决方案落地,两年来共落地一体化能源柜1.6万余套。

在外部协同中,联合行业头部企业、高校、相关行业机构,构建“产-学-研-用”一体化立体体系。例如,与清华大学建立了信息能源联合实验室,在理论层面开展了能源技术的持续研究工作,实现了理论研究和工程实践的良好结合,有能力支撑信息能源产品的研发、生产、应用;另外,与相关行业机构、行业头部企业共建行业生态链,发挥行业引领能力及头雁效应,共同推动相关标准、规范编制,提升通信能源领域节能技术水平,促进绿色低碳产品及解决方案在信息通信行业的落地应用。

最后,在实现技术节能的同时,积极推动开展基于全场景绿色低碳产品解决方案的EPC项目,改变当前站点建设设备及设施分立集采、现场多专业分散集成、低效代维的建设运营模式,优化公司在基础网络的建设与运营效率,从而达到减少建设、运行、维护时的碳排放,真正构建面向网络全生命周期的端到端绿色低碳解决方案。

【责任编辑:俞昭君】

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