【導讀】我愛方案網小編為大家介紹通信網絡六環節能耗模型與能效基線從網絡供電與環境保障全流程來看，可以分為發電、配電、變換、負載、溫控和維護管理六個部分。油機、電池、風能與太陽能系統等屬于發電部分，在市電差的區域，由于柴油發電機能源效率低，發電環節成為能耗的最大組成部分。
網絡能源設備提供商不斷提升產品能源效率，而運營商關注全網能效提升。建立網絡能效基線，有利于評價全網能源效率；建立能耗模型，可以據此分析網絡能源系統耗能環節，選擇合理的能效改進方案，并引導設備效率提升的方向。
設備商和運營商對能源效率關注點有顯著差別
可靠性和經濟性是運營商對網絡能源的基本要求，能源效率是設備的關鍵指標之一。設備商為了增強產品競爭力，貼合用戶需求，不斷提高能源效率，以通信電源為例，從線性電源、相控電源、開關電源發展到第四代全數字高效電源，高效電源整流效率達到96％以上，華為2013年發布業界首款效率高達98%的整流模塊，表明設備能源效率正在逼近極限。
隨著通信網絡不斷演進，運營商能耗快速增長，能源成本增長速度遠高于收入增長速度，節能成為運營商當前重要課題，能源效率成為設備標書中的重點指標，如歐洲運營商從2011年起，采購的電源整流模塊效率均要求96％以上。電源自身能耗僅占運營商全網能耗的3～8％，更多的能源消耗發生在其它環節，運營商更加關注在有限的投資條件下提升全網能源效率的途徑。
網絡能耗可以歸納到六個環節
從網絡供電與環境保障全流程來看，可以分為發電、配電、變換、負載、溫控和維護管理六個部分。油機、電池、風能與太陽能系統等屬于發電部分，在市電差的區域，由于柴油發電機能源效率低，發電環節成為能耗的最大組成部分。對于電網質量較好的一類電網區域，如果站點平均每月停電達到5小時，發電能耗超過3％，也是值得關注的節能環節。
變壓器、配電柜、電纜、補償器、濾波器、防雷器等屬于配電部分，電力變壓器多存在于核心機房，少數站點也可能配置。變壓器效率一般在98％左右，加上配電柜、電纜等損耗，配電部分能耗可能超過4％。電源、UPS、逆變器、DC/DC二次電源等屬于電能變換環節，在網設備多已老舊且負載率低，通信電源效率平均不超過90％，UPS和逆變器效率僅為80％左右，在電網質量較好的區域，變換環節能耗最高可超過8％。
負載包括主設備、傳輸、網管、服務器等通信網絡必要組織部分，能耗占通信網絡總能耗的比例接近50％。溫控系統包括空調、通風、熱交換等，如果不考慮差市電區域發電環節能耗，溫控部分能耗僅次于主設備，約占35～50％，是節能減排的重點。維護管理部分能耗包括動力環境監控系統耗電、機房照明耗電、下站維護車輛耗油、消防設備耗電等，占比不超過總能耗的3％。為了比較和評價網絡能源效率，不宜將占比約15％的辦公、生活等能耗計入通信網絡能耗。由于全網能源消耗發生在這六個環節，各環節能耗的比例，就是網絡能耗模型。針對單個站點或機房中六個環節能耗的比例，就是站點或機房的能耗模型。
數據中心能效指標PUE未包含發電與維護管理環節能耗
PUE是數據中心能源效率指標，其值是數據中心總能耗與主設備能耗的比值，PUE越低，表示能源效率越高。數據中心多建設在市電供電穩定的地方，鮮有應急發電事件產生，發電環節能耗基本忽略不計。由于有人值守，維護工作本身很少存在能源消耗，監控系統能耗所占比例很小，維護管理能耗被忽略。
對于海量站點的通信網絡來說，站點供電質量差，應急發電頻繁，發電能耗不但不可忽略，而且比例很高，如四類電網區域經常使用油機發電，發電環節能耗比例超過70％。站點數量眾多，除站點動環監控設備有一定能耗外，下站巡檢、維護、應急發電時均有燃油消耗，相比數據中心，維護管理能耗也不可忽略。
因此，PUE不能用來表征通信網絡全網能效。
網絡能源效率NEE真實反映全網能源效率
在六環節能耗模型中，負載能耗在總輸入能量中所占的比例，可以表征全網能源效率，用NEE（Network Energy Efficiency）表示。負載能耗占比越高，NEE越大，表明有效能源占比高，能源效率也高。
不同于PUE模型中所有能耗都可用電耗kWh直接表示，NEE模型中能耗包括有柴油、汽油等能源消耗，需要統一單位。最合適表示能量的單位是焦耳（J），如1kg柴油的熱量為46MJ，1kWh電能為3.6MJ。由于燃油效率有高有低，在計算總能耗時，需要按熱量換算，能耗的單位仍以最廣泛使用的電能單位kWh為佳。
為了比較站點或機房能源效率，將不包含應急發電、下站巡檢等非常態情況下的能源效率定義為靜態NEE，事實上，靜態NEE基本與PUE倒數一致。例如，三個總交流輸入功率都是2kW、主設備1kW的站點，常規情況下分別采用市電、油機和太陽能逆變供電，約油機燃油效率為10％，則一個小時總能耗分別是7.2MJ、72MJ（1.84L柴油）、3.6MJ，NEE分別為50％、5％、∞。可以看出，無市電區域油機供電能效非常低，如果采用混合供電系統改造，可將燃油效率提升至30％或以上，NEE可由5％提升至15%。采用太陽能等可再生能源，可以顯著提高能源效率。因而，NEE越高，網絡能源效率越高，越綠色。
典型網絡全網NEE與六環節節能措施影響
采用傳統供電模式，全網NEE與電網質量直接相關，根據六環節能源能耗模型與全網NEE分析，一至四類電網的無線運營商典型NEE分別為57％、51％、29％、20％。對于四類電網，如果所有站點采用油電混合供電，NEE可由20％提升至31％；如果所有站點采用太陽能方式供電，全網NEE高達84％。
針對不同網絡類型、電網質量和供電模式，站點、機房六環節能耗都會有所區別。針對其中某一個環節進行節能優化，都將對全網NEE產生影響。為了說明通信網各環節對NEE的影響，我們以每周平均停電5小時的二類電網區域綜合運營商為例，現網NEE為50.9％，通過單一對某一環節進行改造，NEE變化如下表所示。
不同網絡類型、電網質量和供電模式，站點、機房六環節能耗
由上表得出結論，對除主設備外的網絡能源系統五個環節采取一定的節能措施，全網NEE從50.9％提升至64.9％，網絡能源相關能耗降低56％以上，并仍有較大節能空間。從全部六個環節來看，顯示出溫控、變換、主設備是節能的重點。此外，電網越差，減少發電環節能耗越重要。
建立全網NEE基線，節能可度量可預測可管理
華為在與通信運營商長期合作過程中提出NEE能效基線，發展了六環節節能理論，與運營商一起共同降低通信網絡各環節能耗。NEE升高就意味著能源效率提高，是網絡綠色指數。運用NEE基線，可以評估運營商網絡能源效率。
在NEE定義中，主設備能耗是分子，主設備節能優化反而帶來全網NEE降低，因此在建立和測量全網NEE時，需要區別對待。對于負責整個網絡的節能主管來說，同時考核主設備能耗和全網NEE是合適的；對于網絡能源維護管理部門來說，可以直接考核全網NEE。當主設備能耗下降時，需要迅速優化其它五個環節，使NEE不致下降影響績效的達成。
降低全網六環節能耗，都存在增加投獨資或增大網絡風險的可能。長期以來，電信級就是可靠的象征，如果要求通信網絡中所有站點具備相同的可靠性，可能并非最佳商業之道，在提高NEE的同時，保障相應的可靠性仍是必然的選擇。
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