通信网络电费精确管理的关键技术及其应用

2022-03-21版权声明我要投稿

  摘要:本文在分析网络电费管理存在困难的基础上,提出了基于数据驱动的电费管理平台架构,及通过数据分析实现电费自动稽核的功能模型,能满足电费精确管理的目标。

  关键词:通信网络;电费管理;数据驱动;自动稽核;

  数字经济的快速发展对通信网络提出了更高的要求,5G、云资源池、数据中心及其配套的超大传输容量OTN设备、超宽带集群路由器等新型基础设施正在大规模建设。在通信网络的数据处理和传输能力快速增长的同时,网络功耗和电费成本也急剧增加,企业面临较大的成本压力。例如,以服务器为主的数据中心单机架功耗是传统通信网络设备的2-10倍,5G单基站功耗是4G基站的3-4倍。

  随着国家提出“碳达峰、碳中和”的目标,节电工作已从企业层面的降本增效,上升到国家层面的新发展格局的重要组成部分。要想做好节电工作,首先要解决的问题是电费的精确管理,查清楚电费从哪里来(何处发生)到哪里去(支付给谁),准确核算用电单元的电量,让各种管理节能、技术节能措施有的放矢,节能成效可量化评估。

  通信网络电费的精确管理面临较大的困难:

  (1)用电单元点多面广。除通信机楼(数据中心)外,基站、室分设备、室外机柜、营业门店、办公场所等,都是一个个独立的用电单元。在数据中心内部,网络设备、客户租用机柜、机房空调、云服务器等设施的耗电特性也不同,需要区别对待。

  (2)计量和计费方式多样。受限于实际情况,各用电单元的电费结算方式差异较大。通常,通信机楼(数据中心)在电力公司独立开户,在入户侧计量,执行政府定价;基站以向铁塔公司租赁为主;室分设备需与物业等第三方单位单独协商,各类站点的用电价格、计量方式、结算方式不一。

  (3)变化频繁。在企业内部,网络不断演进,如5G网络建设和2/3G网络逐步退出,以及服务器架构的通信网络设施逐渐取代传统的软硬件紧耦合的设备。在企业外部,城市扩张、市政拆迁等因素要求通信网络随之扩张、转移。

2 关键技术

  2.1 电费精确管理的系统模型

  电费管理,既是企业成本管理的一部分,也有与其他成本不同的地方,这是由电费精确管理的目标和现实困难决定的。因此,既需要与企业的成本管理系统(财务管理系统)与流程融合,也需要单独建立面向用电单元的电费管理平台。

  如图1所示,上述系统模型中,电费管理平台作为用电单元相关数据的采集、存储和分析数据中心,一方面与财务管理系统衔接,是电费报账的源头。财务管理系统作为企业成本的统一管理系统,建立有电费支付、审批相关的电子流程,主要以财务票据(电费发票等)为管理对象。电费管理平台则以用电单元为管理对象,将电费发票(通常,多个单元的用电合并开具一张电费发票)与具体用电单元对应起来,记录各用电单元的电量、电费抄表/结算起止日期等基础数据。

  为提升智慧化管理能力,电费管理平台的基础数据需由传统的人工录入方式转向了数据驱动方式,主要数据来源有三种:

  (1)直接计量。通过安装智能电表对用电单元进行直接计量,数据通过NB-Io T或无线网络自动采集,适用于外租房屋的电费回收、生产/营业/办公不同性质用电的分类计量、客户机柜单独计量等场景。

  (2)间接计量。直接计量需要安装维护的智能电表数量和成本较大,而通过采集网络中相关用电数据也可以不同层面用电单元的近似电量。例如,采集开关电源的瞬时电流电压,可近似计算出站点的设备功耗和设备用电量。部分新型通信网络设备已具备自我计量能力,如4/5G基站和室分设备可输出电能计数器值(COUNTER),DC舱(微模块)的头柜已具备机柜级的电量计量能力。

  (3)外部电子清单。可协商获取电力公司的直供电用电清单、铁塔的租用站点电子对账单,既避免报账时手工填写电量等数据导致的误差,也为不同来源数据的比对核查奠定了基础。

  2.2 电费自动稽核

  电费稽核是对用电单元的电量电费等关键指标进行同比、环比和同类对比,结合用电合同,对电费使用的“合规性”进行核验,防范电能浪费、违规套取电费的风险,确定优先开展节能的低能效用电单元。电费自动稽核是电费精确管理的关键技术之一,也是电费管理平台的关键功能之一。

  如图2所示,在电费管理平台上,建立站点、电表两个层级的对象来表示用电单元,其中站点是一种地理位置的表示,如通信机楼、基站站址;电表是站点下电费管理的基本单元,与电能的计量点对应。

  例如,按照通信机楼(数据中心)的地理位置建立站点,按照站点的“供电户号”建立对外的结算电表,电力公司也是按照“供电户号”提供计量清单。同时,对通信机楼内更小颗粒的用电单元,可通过安装智能电表、采集电源系统数据等方式,建立对应的电表来进行分析管控。例如,通过采集开关电源电压电流数据可计算出直流设备电量,采集UPS电压电流数据可计算出服务器等交流设备电量,进而计算机楼PUE。对楼内整体出租的机房或客户机柜,可安装智能电表。

  从事前、事中、事后三个主要环节,在电费管理平台以及电费报账电子流程中嵌入了一系列自动稽核规则。其中:

  (1)事前稽核:电费管理平台采取定时任务的方式核查用电单元的基础信息(站点、电表的基本属性),包括供电方式、直供电户号、合同电价、站点类型、供应商等信息,与外部电子清单中的属性进行一致性比对。规则如:合同单价是否在目录电价(政策电价)的合理范围内、直供电户号与省电力公司清单中的户号是否匹配。

  (2)事中稽核:主要核验电费报账时的用电清单数据是否合理、合规,包括结算起止时间、报账电量、报账电费、报账电价等。规则如:日均电量环比波动是否超过合理范围,报账电价偏离合同电价是否超过合理范围。

  (3)事后分析:主要对各用电单元的电量电费等关键指标进行中长周期分析,结合网络资源动态变化,预测电量电费增长趋势,确定需要攻坚的低能效用电单元。

3 实践与应用

  2019年以来,安徽电信通过重构能耗系统建立了新的电费管理平台,打通与MSS财务辅助系统、动环管理系统、无线综合网管等周边系统的数据交互接口,从而构建了一个完整的电费管理的系统框架。

  电费管理平台已实现了安徽电信全省4.5万个站点的用电管理,安装超过1.2万块智能电表,并汇聚了所有固网站点的电源系统数据、以及基站和室分设备的电能计数器数据,初步具备了精确管理能力。

  电费自动稽核功能上线以来,累计派发异常工单1.1万张,全省电费基础数据的规范性和准确性从最初的85.3%提升到99.1%。近两年来,尽管全省5G和数据中心规模持续扩大,但电费占收比(电费/收入)不增反降,电费效能持续提升。在电费管理平台的支撑下,全省开展了机房节能整治、基站智慧节能、转供电改造压降、老旧/高耗能设施改造等措施,累计为企业节约电费9700万元。

4 结束语

  本文提出了两项通信网络电费精确管理的关键技术,一是建立基于数据驱动的电费管理平台,成为各用电单元相关数据的采集、存储和分析中心;二是电费自动稽核模型,通过数据自动分析,从事前、事中、事后多个环节对电费使用的“合规性”进行核验,实施细粒度的趋势分析,确定需优先开展节能的低效用电单元。

  随着节能工作日益受到重视以及技术进步,智能头柜、支持自带电能计量的机柜PDU、用电可计量的服务器等通信设备将越来越多地应用于现网,电费管理平台不仅将积累更多的数据,向大数据分析演进,而且用电单元的颗粒度更小,从站点级逐步延申到机柜级、设备级。同时,电费管理平台不仅能支撑节能降费工作,而且可服务于低功耗通信设备设计制造、数据中心绿色运营等工作,助力国家“双碳”目标。

参考文献

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作者:胡松华 李家跃 单位:中国电信股份有限公司安徽分公司 安徽电信设计院有限公司

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