能耗管理系統及其關鍵模型的設計和實踐

胡松華，李家躍

（1.中國電信安徽公司，安徽 合肥 230031；2.安徽電信規劃設計有限責任公司，安徽 合肥 230031）

0 引 言

數字化是推進經濟高質量發展的關鍵要素之一。在技術層面，數字化以大數據、云計算、物聯網、區塊鏈、人工智能、5G等新興技術為代表，在實體層面，以云資源池服務器、5G基站、超大傳輸容量OTN設備、超寬帶集群路由器設備為代表。在數據處理和傳輸能力急劇增長的同時，設備功耗和電費成倍增長，企業的成本壓力劇增。例如，在以服務器為主的數據中心，單機架功耗是傳統通信設備的2～10倍，5G基站功耗是4G的3～4倍。與此同時，國家提出了“碳達峰、碳中和”的目標，強調綠色、低碳發展。因此，節能減排工作受到了全社會的普遍關注。對運營商而言，一切工作的基礎是依托能耗管理系統，對通信網絡電費實施數字化、精確管理，準確掌握現網各類用電單元的耗電情況，精細化管控各成本中心的電費預算，科學制定節能減排工作目標并量化評估成效[1]。

1 設計與實踐

1.1 系統目標

電費管理作為一個管理活動，主要目標是兩個：一是“合規性”管控，即確保電費使用合乎財務規范，追溯電費使用源頭，防范“套取電費”等財務風險；二是為節能減排提供技術支撐，即精準定位“低效”的用電單元，以便分類施策[2]。

以管理通信網絡電費為主要目標的能耗管理系統，在功能和模型設計上，首先要解決的兩個問題：

（1）能耗管理系統的定位。即能耗管理系統如何支撐企業的電費管理活動，如何與電費報賬等生產流程結合，以及與企業的其他支撐系統之間的關系。

（2）能耗管理系統管理對象模型設計。在理論上，能耗系統的管控對象越精細越好，能爭取到最小的耗電單元，例如設備板卡。然而，在實踐中，要綜合考慮管理目標和管理成本，選擇容易實施的管理模型[3]。

1.2 系統定位

能耗管理系統的定位，本身是一個發展的過程。

能耗管理系統最初是財務系統的補充，報賬人員通過財務系統完成整個電費報賬流程，包括發起報賬、審批和支付（或回收），財務系統記錄了匯總電費（一般情況下，多個單元的用電清單合并開具一張電費發票）的報賬記錄，保證了匯總電費與票面金額的一致性。而能耗管理系統要將每一筆匯總電費細分到各個具體的用電單元，支持追溯用電源頭。這一階段，電費報賬人員要在能耗系統中手工建立用電單元的基礎信息，填寫各用電單元的電費、電量等數據。這種手工管理的方式，既要求兩個系統的數據要保持一致，也要求能耗管理系統數據與現場保持一致，兩個“一致性”均面臨較大挑戰[4]。

現階段，已打通了能耗管理系統與財務系統之間的接口，報賬人員以能耗管理系統為統一報賬入口，填報各用電單元的電費、電量等關鍵數據，由能耗管理系統自動生成財務報賬單，通過系統間接口向財務系統線上推送。這一措施解決了兩個系統之間的數據一致性問題，但能耗系統關鍵數據（主要是電量數據）與現場的一致性問題仍待解決。

為此，中國電信安徽公司以電量自動采集為目標，優化能耗系統管理模型，力爭在一定程度上解決能耗系統基礎數據手工錄入帶來的低效、數據失真等問題。圖1呈現的是重構后的能耗管理系統及周邊系統的關系。

如圖1所示，重構后的能耗管理系統已成為用電相關數據的自動采集、存儲和分析中心。其中包括了智能電表采集的電量、專業網管系統采集到的設備功耗（機樓設備、基站設備），也包括從供電局、鐵塔公司等外部單位獲取到的電子用電清單（線上清單），初步具備了進行大數據分析的基礎。

圖1 能耗管理系統與周邊系統的關系

1.3 用電單元模型

在明確系統定位的基礎上，要進一步考慮建立能耗管理系統的管理對象模型，主要是科學合理劃分用電單元。劃分顆粒度太大，容易遮蓋單個用電單元電量電費異常,即常見的“打包報賬”問題。劃分顆粒度太小，如果又依賴人工填報數據，則導致一線人員填報工作量大，且數據往往失真，在此基礎上的數據分析就是“空中樓閣”[5]。

這個問題背后，主要是兩大難點：

（1）運營商的用電單元大小不一、形式各異、變化頻繁。

電作為動力之源，大到通信機樓、數據中心，小到室外機柜、室分設備，以及辦公場所、營業門店、職工食堂等，都是一個個獨立的用電單元，點的面廣；各用電單元的計量和計費方式也因受限于當地情況而形式多樣，有的在供電局獨立開戶，有的向鐵塔公司統一租賃，有的與物業、居民個人等單獨協商，且因站址資源關系到通信網絡的覆蓋質量，重要程度不一、獲取難易程度不一，用電價格、計量方式、結算方式均不一。以安徽電信為例，全省有超過4.5萬個形式各異的站點，而一個站點內部又有通信設備、機房空調、營業場所、辦公室等各類耗電設施。與此同時，網絡演進、市政建設及拆遷等導致了通信站點和設備增減頻繁，新老設備交替，電量、電費、電價頻繁變化。

（2）自動采集能力不足，人工管理的效率低下，數據準確性難以保證。

整體上，現有通信網絡設備尚不具備電量自動監測能力。但是，隨著技術演進，在較大顆粒度上，已初步具備自動獲取數據、自動分析的能力。為此，以“可計量、可采集”為目標重新劃分能耗系統管理的“用電單元”。也就是說，將能耗管理的基本對象確定為“可計量的用電單元”，大到一棟棟通信機樓、小到一個個樓道交換機，按照可采集電量的范圍進行劃分[6]。

用電單元模型如圖2所示。

如圖2所示，在能耗系統中建立兩級電費管理單元。

圖2 能耗系統的用電單元管理模型

（1）局站：能耗局站是基本的用電管理單元，物理上表現為一個通信機樓、一個鐵塔站址、轉供電站址等，通常對應一個用電管理責任人，也是跟外部結算單位（供電局、鐵塔、物業等）進行信息交互的基本單元，如圖3所示。

圖3 用電單元與外部的對應關系

（2）電表：按照用電類型、用電性質，在局站下一級的設置3種不同的電表，分別是結算電表、回收電表、分析電表。

按照上述模型，可以較為清晰地對用電單元進行管理。

（1）對于綜合通信機樓（一個單獨的局站），按照支出、回收分別建立結算電表和回收電表，通過“供電局戶號”在結算電表和供電局用電清單之間建立對應關系?；厥针姳碛糜谕庾鉅I業廳等場景。

此外，可以建立不同維度的分析電表。如通過采集動環系統的，建立設備用電分析電表，能耗系統與動環監控系統均使用網絡資源站點ID。

（2）對于鐵塔站址，通過與鐵塔公司約定的站址編碼，在結算電表和鐵塔對賬單之間建立對應關系。

（3）對于室分站址，能耗系統和無線網管均使用資源系統的同一套站點編碼，在結算電表上可以直接對應上無線綜合網管系統中按照站址維度管理采集基站設備的電量（COUNTER值）。

此外，對部分室外機柜、固網轉供電等還廣泛應用了智能電表（NB-IOT制式），以遠程自動抄表的形式自動采集電量，避免人工抄表的低效和數據質量問題。

2 成效分析

2019年以來，安徽電信通過重構能耗管理系統，初步建立了一套有效的電費管控和支撐手段，有效開展了電費精確管理和壓降工作。兩年來，雖然5G和數據中心規模持續增大，但是安徽電信的電費占收比（電費/收入）不增反降，電費使用效能持續提升。

同時，能耗管理系統的基礎數據規范性和準確性從最初的85.3%提升到99.1%。通過電費的自動稽核派單，有效監控了全省4.5萬個各類站點電量電費關鍵指標，累計派發1.1萬張核查工單。在能耗管理系統的支撐下，通過針對性開展電費現場稽核、轉供電改直供電、轉供電獲取專票、電費回收、老舊/高耗能設施改造等手段，累計為企業節約電費9 700萬元。

3 結 論

通過優化能耗系統的關鍵模型，重構能耗系統，在取得明顯的經濟效益的同時，進一步降低了企業成本使用風險。

能耗管理系統及其關鍵模型，隨著網絡技術演進而不斷發展。近年來，DC艙（微模塊）獲得越來越多的應用，將可計量的單元下沉到機架級，因此，能耗管理系統的管控單元模型也會隨之豐富，而現有能耗系統整體架構具備足夠的可擴展性，不需要改造。