2035年中國5G基站數(shù)量規(guī)模、5G基站能耗及碳排放分析預(yù)測[圖]

    一、定義及關(guān)鍵技術(shù)

    5G基站是5G網(wǎng)絡(luò)的核心設(shè)備，提供無線覆蓋，實現(xiàn)有線通信網(wǎng)絡(luò)與無線終端之間的無線信號傳輸?；镜募軜?gòu)、形態(tài)直接影響5G網(wǎng)絡(luò)如何部署。由于頻率越高，信號傳播過程中的衰減也越大，5G網(wǎng)絡(luò)的基站密度將更高。

    5G基站建設(shè)組網(wǎng)多采用混合分層網(wǎng)絡(luò)，這樣就可以保證5G網(wǎng)絡(luò)的易管理、可擴(kuò)展、高可靠性，能夠滿足5G基站的高速數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。

5G基站建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)

資料來源：智研咨詢整理

    智研咨詢發(fā)布的《2021-2027年中國5G基站行業(yè)市場全景調(diào)查及發(fā)展趨勢研究報告》顯示：目前，中國5G基站的建設(shè)正按計劃有序進(jìn)行。截止至2020年底，中國5G基站約71.8萬個，新建基站58.8萬個，超額完成了2020年底建設(shè)55萬個基站的目標(biāo)。

中國各地區(qū)5G基站的數(shù)量

資料來源：各地政府部門公布數(shù)據(jù)、智研咨詢整理

    2013年起，歷經(jīng)七年時間，4G基站建設(shè)進(jìn)度基本完成。截止至2019年底，4G基站建成數(shù)量達(dá)544萬個，2020年中國4G基站建成數(shù)量達(dá)575萬個，較2019年增加31個。

2014-2020年中國4G基站發(fā)展情況

資料來源：工信部《通信業(yè)統(tǒng)計公報》、智研咨詢整理

    2020年，中國5G網(wǎng)絡(luò)建設(shè)穩(wěn)步推進(jìn)，按照適度超前原則，新建5G基站超60萬個，全部已開通5G基站超過71.8萬個，預(yù)計5G基站建設(shè)數(shù)量將在2021-2025年間將穩(wěn)步上漲，在2025年前后基本布局完成。

2020年中國新建5G基站及已開通5G基站數(shù)量

資料來源：工信部《通信業(yè)統(tǒng)計公報》、智研咨詢整理

    從政策上看，為保障5G基站建設(shè)行動有序?qū)嵤?，各地政府相繼提出了5G建設(shè)的規(guī)劃方案。如廣東省提出了“到2025年底5G基站累計達(dá)29萬個，預(yù)計2022年累計達(dá)22萬個”，“江蘇省提出“到2022年，5G基站達(dá)到16.9萬個”4、河南省提出“到2022年，5G基站數(shù)量達(dá)到16.8萬個”。

2020年、2022年中國各地區(qū)5G基站規(guī)劃建成情況

資料來源：各地政府政策、智研咨詢整理

    推測5G通訊技術(shù)周期為10年，基站建設(shè)在2025年基本完成，基站數(shù)量在2021-2025年間按63.6%復(fù)合增長率的上漲，在2030年開始逐步回落，預(yù)計2035年中國5G基站數(shù)量約758萬架。

2019-2035年中國5G基站數(shù)量預(yù)測

資料來源：工信部、智研咨詢整理

    二、能耗及碳排放現(xiàn)狀分析

    1、能耗結(jié)構(gòu)

    目前，各地政府公布的5G基站建設(shè)數(shù)據(jù)也以宏基站為主，微基站、皮基站、飛基站較少提及，就目前情況來看，宏基站數(shù)量和單站功率均遠(yuǎn)大于微基站、皮基站和飛基站。5G基站功耗包含主設(shè)備能耗(BBU和AAU)占46%；空調(diào)能耗占46%；配電和其他能耗占8%。

5G基站能耗分布

資料來源：綠色和平、賽寶計量檢測中心、智研咨詢整理

    2、影響因素

    5G基站能耗隨著業(yè)務(wù)負(fù)載率的變化5G基站主設(shè)備功率也產(chǎn)生變化，一般來說，BBU功耗受負(fù)載變化的影響小，基本維持穩(wěn)定。

5G主用設(shè)備實測功耗

資料來源：5G基站服務(wù)商公布的實測數(shù)據(jù)、智研咨詢整理

    3、能耗測算

    對比典型功耗和不同業(yè)務(wù)負(fù)載下的實測功耗可知，典型功耗標(biāo)稱值落在50%-100%區(qū)間內(nèi)。

    中國三大運(yùn)營商5G基站設(shè)備市場份額達(dá)90%以上，華為、中興、愛立信的BBU典型功耗分別為250W、315W、120W，AAU峰值功耗分別為1200W、1300W、1420W，AAU典型功耗分別為800W、1080W、980W。

5G主用設(shè)備典型功耗

資料來源：廠商技術(shù)指標(biāo)、智研咨詢整理

    目前，根據(jù)各地政府公布的數(shù)據(jù)顯示，2020年廣東5G基站能耗728976萬千瓦時，排名中國第一；第二是江蘇，5G基站能耗417397萬千瓦時；第三是浙江，5G基站能耗368015萬千瓦時。

2020年中國各地區(qū)5G基站能耗

資料來源：和地政府公布數(shù)據(jù)、智研咨詢整理

    4、碳排放測算

    5G基站碳排放量的測算方法采用碳排放因子法，將能耗值乘.上該地區(qū)的碳排放因子，估算出當(dāng)前碳排放量。

    根據(jù)統(tǒng)計數(shù)據(jù)的可獲得性，最新可計算得出2018年不同層級的電網(wǎng)排放因子?；?015-2018年中國電網(wǎng)因子0.560KgCO2/KWh；河北電網(wǎng)排放因子0.992KgCO2/KWh，排名中國第一；其次是新疆，電網(wǎng)排放因子0.967KgCO2/KWh；第三是山東，電網(wǎng)排放因子0.846KgCO2/KWh。

2020年中國各地區(qū)電網(wǎng)排放因子（KgCO2/KWh）

資料來源：綠色和平、賽寶計量檢測中心、智研咨詢整理

    2020年中國5G基站排放量高達(dá)2799萬噸，中國31個省市區(qū)均有分布，其中廣東、江蘇、山東、浙江和河南排放量最大，分別為322萬噸、278萬噸、254萬噸、200萬噸和194萬噸，五個地區(qū)占中國排放量的45%。

2020年中國5G基站排放量TOP5省市占中國排放量的比重

資料來源：綠色和平、賽寶計量檢測中心、智研咨詢整理

2020年中國及各地區(qū)5G基站碳排放量（萬噸CO2）

    三、能耗及碳排放預(yù)測

    1、能耗預(yù)測

    為了降低基站功耗，設(shè)備廠商和運(yùn)營商不斷探索基站綠色技術(shù)，從設(shè)備級、站點(diǎn)級、網(wǎng)絡(luò)級三個維度提出了節(jié)能降耗的解決方案。

為了降低基站功耗的解決方案

資料來源：智研咨詢整理

    據(jù)中國移動測算，C-RAN將使得包括能耗在內(nèi)的單站維護(hù)成本下降17.1%-23.7%。

    據(jù)中國移動估計，2021-2023年間設(shè)備級功耗平均每年下降10%，2021-2025年的基站增長數(shù)量，預(yù)計2025年的新增單站設(shè)備級功耗2250W,單站設(shè)備級功耗2374W。

2020-2025年5G單站設(shè)備功耗走勢預(yù)測（單位：W)

資料來源：中國移動測算、智研咨詢整理

    綜合來看2035年中國5G基站能耗為2.446-2965億千瓦時。在情景一下，隨著節(jié)能技術(shù)高速發(fā)展，中國大規(guī)模普及，預(yù)計2035年中國主設(shè)備功耗可在2025年基礎(chǔ)上下降2%，空調(diào)、配電和其他能耗占比可縮減至50%，單站功耗約3878W，整體能耗在此基礎(chǔ)上下降5%。則2035年中國5G基站能耗約2446億千瓦時。

    在情景二下，節(jié)能技術(shù)發(fā)展放緩，局部地區(qū)落地應(yīng)用，預(yù)計2035年主設(shè)備功耗在2025年基礎(chǔ)上下降1%，空調(diào)、配電和其他能耗占比可縮減至40%，單站功耗約4.701W，整體能耗在此基礎(chǔ)上下降2%，預(yù)計2035年中國5G基站能耗約2965億千瓦時。

2035年中國5G基站能耗預(yù)計

資料來源：智研咨詢整理

    2、碳排放預(yù)測

    基于未來的經(jīng)濟(jì)、社會以及低碳約束條件，對2020-2035年中國電力行業(yè)發(fā)展進(jìn)行了預(yù)測，得出了不同情景下2035年煤電發(fā)電量占比分布在35-42%、氣電發(fā)電量占比分布在4-5%、非化石電力發(fā)電量占比分布在53-61%。

    2020年中國煤電和氣電排放因子分別為0.853kgC02/kWh和0.405kgC02/kWh，預(yù)計2035年電力中國電力排放因子范圍為0.334-0.397kgCO2/kWh，2035年中國5G基站碳排放量約合二氧化碳8170-11771萬噸。

2035年中國5G基站碳排放量預(yù)測

資料來源：智研咨詢整理

    從5G基站建設(shè)周期可以看出，2030年基站規(guī)模、能耗及碳排放量將達(dá)到頂峰。盡管2035年5G基站能耗相比2020年翻了兩翻多，但隨著中國發(fā)電能源結(jié)構(gòu)持續(xù)優(yōu)化，非化石電力比重不斷上升，5G基站碳排放量增速將低于能耗增速。