2035年中国5G基站数量规模、5G基站能耗及碳排放分析预测[图]

    一、定义及关键技术

    5G基站是5G网络的核心设备，提供无线覆盖，实现有线通信网络与无线终端之间的无线信号传输。基站的架构、形态直接影响5G网络如何部署。由于频率越高，信号传播过程中的衰减也越大，5G网络的基站密度将更高。

    5G基站建设组网多采用混合分层网络，这样就可以保证5G网络的易管理、可扩展、高可靠性，能够满足5G基站的高速数据传输业务。

5G基站建设的关键技术

资料来源：智研咨询整理

    智研咨询发布的《2021-2027年中国5G基站行业市场全景调查及发展趋势研究报告》显示：目前，中国5G基站的建设正按计划有序进行。截止至2020年底，中国5G基站约71.8万个，新建基站58.8万个，超额完成了2020年底建设55万个基站的目标。

中国各地区5G基站的数量

资料来源：各地政府部门公布数据、智研咨询整理

    2013年起，历经七年时间，4G基站建设进度基本完成。截止至2019年底，4G基站建成数量达544万个，2020年中国4G基站建成数量达575万个，较2019年增加31个。

2014-2020年中国4G基站发展情况

资料来源：工信部《通信业统计公报》、智研咨询整理

    2020年，中国5G网络建设稳步推进，按照适度超前原则，新建5G基站超60万个，全部已开通5G基站超过71.8万个，预计5G基站建设数量将在2021-2025年间将稳步上涨，在2025年前后基本布局完成。

2020年中国新建5G基站及已开通5G基站数量

资料来源：工信部《通信业统计公报》、智研咨询整理

    从政策上看，为保障5G基站建设行动有序实施，各地政府相继提出了5G建设的规划方案。如广东省提出了“到2025年底5G基站累计达29万个，预计2022年累计达22万个”，“江苏省提出“到2022年，5G基站达到16.9万个”4、河南省提出“到2022年，5G基站数量达到16.8万个”。

2020年、2022年中国各地区5G基站规划建成情况

资料来源：各地政府政策、智研咨询整理

    推测5G通讯技术周期为10年，基站建设在2025年基本完成，基站数量在2021-2025年间按63.6%复合增长率的上涨，在2030年开始逐步回落，预计2035年中国5G基站数量约758万架。

2019-2035年中国5G基站数量预测

资料来源：工信部、智研咨询整理

    二、能耗及碳排放现状分析

    1、能耗结构

    目前，各地政府公布的5G基站建设数据也以宏基站为主，微基站、皮基站、飞基站较少提及，就目前情况来看，宏基站数量和单站功率均远大于微基站、皮基站和飞基站。5G基站功耗包含主设备能耗(BBU和AAU)占46%；空调能耗占46%；配电和其他能耗占8%。

5G基站能耗分布

资料来源：绿色和平、赛宝计量检测中心、智研咨询整理

    2、影响因素

    5G基站能耗随着业务负载率的变化5G基站主设备功率也产生变化，一般来说，BBU功耗受负载变化的影响小，基本维持稳定。

5G主用设备实测功耗

资料来源：5G基站服务商公布的实测数据、智研咨询整理

    3、能耗测算

    对比典型功耗和不同业务负载下的实测功耗可知，典型功耗标称值落在50%-100%区间内。

    中国三大运营商5G基站设备市场份额达90%以上，华为、中兴、爱立信的BBU典型功耗分别为250W、315W、120W，AAU峰值功耗分别为1200W、1300W、1420W，AAU典型功耗分别为800W、1080W、980W。

5G主用设备典型功耗

资料来源：厂商技术指标、智研咨询整理

    目前，根据各地政府公布的数据显示，2020年广东5G基站能耗728976万千瓦时，排名中国第一；第二是江苏，5G基站能耗417397万千瓦时；第三是浙江，5G基站能耗368015万千瓦时。

2020年中国各地区5G基站能耗

资料来源：和地政府公布数据、智研咨询整理

    4、碳排放测算

    5G基站碳排放量的测算方法采用碳排放因子法，将能耗值乘.上该地区的碳排放因子，估算出当前碳排放量。

    根据统计数据的可获得性，最新可计算得出2018年不同层级的电网排放因子。基于2015-2018年中国电网因子0.560KgCO2/KWh；河北电网排放因子0.992KgCO2/KWh，排名中国第一；其次是新疆，电网排放因子0.967KgCO2/KWh；第三是山东，电网排放因子0.846KgCO2/KWh。

2020年中国各地区电网排放因子（KgCO2/KWh）

资料来源：绿色和平、赛宝计量检测中心、智研咨询整理

    2020年中国5G基站排放量高达2799万吨，中国31个省市区均有分布，其中广东、江苏、山东、浙江和河南排放量最大，分别为322万吨、278万吨、254万吨、200万吨和194万吨，五个地区占中国排放量的45%。

2020年中国5G基站排放量TOP5省市占中国排放量的比重

资料来源：绿色和平、赛宝计量检测中心、智研咨询整理

2020年中国及各地区5G基站碳排放量（万吨CO2）

    三、能耗及碳排放预测

    1、能耗预测

    为了降低基站功耗，设备厂商和运营商不断探索基站绿色技术，从设备级、站点级、网络级三个维度提出了节能降耗的解决方案。

为了降低基站功耗的解决方案

资料来源：智研咨询整理

    据中国移动测算，C-RAN将使得包括能耗在内的单站维护成本下降17.1%-23.7%。

    据中国移动估计，2021-2023年间设备级功耗平均每年下降10%，2021-2025年的基站增长数量，预计2025年的新增单站设备级功耗2250W,单站设备级功耗2374W。

2020-2025年5G单站设备功耗走势预测（单位：W)

资料来源：中国移动测算、智研咨询整理

    综合来看2035年中国5G基站能耗为2.446-2965亿千瓦时。在情景一下，随着节能技术高速发展，中国大规模普及，预计2035年中国主设备功耗可在2025年基础上下降2%，空调、配电和其他能耗占比可缩减至50%，单站功耗约3878W，整体能耗在此基础上下降5%。则2035年中国5G基站能耗约2446亿千瓦时。

    在情景二下，节能技术发展放缓，局部地区落地应用，预计2035年主设备功耗在2025年基础上下降1%，空调、配电和其他能耗占比可缩减至40%，单站功耗约4.701W，整体能耗在此基础上下降2%，预计2035年中国5G基站能耗约2965亿千瓦时。

2035年中国5G基站能耗预计

资料来源：智研咨询整理

    2、碳排放预测

    基于未来的经济、社会以及低碳约束条件，对2020-2035年中国电力行业发展进行了预测，得出了不同情景下2035年煤电发电量占比分布在35-42%、气电发电量占比分布在4-5%、非化石电力发电量占比分布在53-61%。

    2020年中国煤电和气电排放因子分别为0.853kgC02/kWh和0.405kgC02/kWh，预计2035年电力中国电力排放因子范围为0.334-0.397kgCO2/kWh，2035年中国5G基站碳排放量约合二氧化碳8170-11771万吨。

2035年中国5G基站碳排放量预测

资料来源：智研咨询整理

    从5G基站建设周期可以看出，2030年基站规模、能耗及碳排放量将达到顶峰。尽管2035年5G基站能耗相比2020年翻了两翻多，但随着中国发电能源结构持续优化，非化石电力比重不断上升，5G基站碳排放量增速将低于能耗增速。