5G与算力高能耗分析及运营商的应对策略

5G

与算力高能耗分析及运营商的应对策略中国移动研究院战略与产业研究所2023年7月摘要根据测算，未来三年国内运营商

5G

基站与算力相关产品及服务的电费支出总和或将占到其净利润的三成以上。如何有效降低用电成本，实现降本增效，成为当前运营商亟需关注与解决的问题。建议电信运营商，一是复用储能系统，考虑推进虚拟电厂建设；二是持续完善企业绿色资产的获取渠道，通过使用绿电降低用电成本；三是综合考虑环境、政策、交易等影响因素，选建数据中心降低用电成本；四是通过技术创新持续降低能耗。2

/11一、

5G

基站和算力相关产品及服务是横在运营商高质量发展之路上的两只“电老虎”5G

基站方面，基站高耗电问题不容小觑。从单个

5G

基站能耗来看，根据中国铁塔统计，5G

基站建设初期，一个

5G

基站平均每天耗电

65

千瓦时，全年耗电超过

2.3

万千瓦时（图1）。虽然随着技术的进步，5G

基站年均耗能耗持续下降，但根据测算

，到

2025

年一个

5G

基站年均耗电量仍将接近

1.21万千瓦时，相当于一个家庭

5

年用电量总和。从全国

5G

基站总电费支出来看，截至

2022

年底，运营商共累计建成

5G

基站231

万个2，按照全国

5G

基站平均电价

0.9

元/度计算3，2022年运营商

5G

基站电费约为

395

亿元

。基于运营商

2022

业绩4说明会与合作伙伴大会中对

2023

年

5G

基站建设的展望，预计1测算依据为：根据工信部预估，2022

年

5G

基站单站址能耗已比

2022

年商用初期降低超过

20%；中国工程院院士邬贺铨预测2025

年

5G

基站能耗将会比建设初期下降一半。23数据来源：三大运营商财报。按电价平均值估算5G基站平均电价0.9元/度，根据全国地理位置不同，电费差异过大，如广东地区峰时位1.2元/度，平时为

0.8/度，谷时为

0.4/度，而内蒙古

5G

基站电费单价为

0.26/度。2022

年运营商

5G

基站电费估算过程为:2022

年总累计建成

5G

基站数*单个基站年耗电量*电价,即

231

万*18980千瓦时*0.9

元/千瓦时≈395

亿元。43

/112023

年运营商

5G

基站电费将持续增加至约

458

亿元5，并达到未来三年中的电费支出峰值（图

2）。结合相关数据估算，预计

2025

年运营商

5G

基站累计建设数量为

367

万座

，由于单6个基站年度耗电的减少，届时

5G

基站电费支出将有所回落，和2022

年电费基本持平，约为

392

亿元7。2372525000200001500010000500000%21352.5-2%-4%-6%-8%-10%-12%-14%1898016607.5-1423511862.5--0.10.111111111111111

-0.1250.142857142857143--16%0.1666666666666-6178%2020

年2021

年2022

年2023E2024E2025E单个5G

基站每年耗电（千瓦时）增速图

1：2020-2025

年运营商单个

5G

基站年耗电量及增速预测562023

年总累计建成

5G

基站数*单个基站年耗电量*电价,即

306.5

万*16607.5

千瓦时*0.9

元/千瓦时≈458

亿元。工信部发《“十四五”信息通信行业发展规划》目标

2025

年每万人

5G

基站数达

26

个，按照中国社科院预测，中国人口将在2025

年达到

14.1

亿，2025

年

5G

基站总数为

26*14.1

亿≈367

万座。2025

年总累计建成

5G

基站数*单个基站年耗电量*电价,即

367

万*11862.5

千瓦时*0.9

元/千瓦时≈392

亿元74

/115004504003503002502001501005080%70%60%50%40%30%20%10%4584300.6655844155843953924160.440935672514622740.160984848484848164-0%-0.0620687561740.088122401836-10%37251955-20%02020

年2021

年2022

年2023E2024E2025E5G

基站总费用（亿元）5G

基站总费用增速图

2：2020-2025

年运营商

5G

基站耗电总费用及增速预测表1

2020-2025

年运营商

5G

基站耗电量及预测2020

年

2021

年

2022年2023E2024E2025E5G

基站累计数量（万）77142.585%23162%52306.533%3359%3679%5G

基站增速单个

5G

基站每天用电量（千瓦时）单个

5G

基站全年用电量（千瓦时）5G

基站电费支出（亿元）652372516458.545.53932.521352.518980

16607.5

14235

11862.527467%39544%45816%430-6%392-9%5G

基站电费支出增速算力相关产品及服务方面，电费支出持续高速攀升的问题值得高度关注。数字经济时代，算力成为基础设施和核心生产力，但数据中心耗电量巨大，电力成本占总成本的

60-70%

。88中国工程院院士刘韵洁在2023年博鳌亚洲论坛中表示。5

/11据估算，1PFLOPS

算力每天要耗电大约

2400

度，每年仅电费成本就要

76.2

万元

。根据国家发改委统计，如果从数据中心9的建设标准、建设模式、建设布局、技术创新和资源调度等五个方面探索数据中心节能降耗空间，到

2025

年中国数据中心年用

电量

可由

4000

亿

度降

低到

3000

亿

度左

右，

由此

测算1PFLOPS

每年电费成本约为

55.6

万元10。截至

2022

年底，三大运营商对外提供的公共基础算力规模超

18EFLOPS

，202211年运营商算力方面电费开支约为

137

亿元

。中国信息通信研12究院测算，我国近三年算力规模年均增速约为

50%

，如按此13增速计算，2025

年运营商算力规模应为

60.7EFLOPS，电费支出为

337

亿元左右

；实际上，运营商算力规模增速很有可能14高于全国平均增速，若按年均

70%计算，2025

年运营商算力9据工信部统计，目前全国大数据中心平均用电价格为0.87元/度，1PFLOPS普通算力每年仅电费成本为2400*0.87*365=76.2万。10

2025

年

1PFLOPS

算力每天大约耗电为

2400*0.9*0.9*0.9=1750

度，1PFLOPS

每年电费成本为1750*0.87*365=55.6万。11

2022年通信业统计公报。12

2022

运营商算力电费开支为年

18*1000*76.2

万=137

亿。13

中国算力发展指数白皮书。14

保守估计，运营商算力规模增速按全国平均增速计算，2025年算力规模为18*1.5*1.5*1.5=60.7EFLOPS，电费支出为

60.7*1000*55.6

万=337

亿。6

/11规模为

88.4EFLOPS，电费支出预计高达

490

亿元

。15表2

2022-2025

年运营商算力产品及服务电费成本测算2022

年

2023E2024E2025E1PFLOPS

算力每天耗电（度）1PFLOPS

算力每年电费（万元）保守情况（50%增速）：运营商算力规模（EFLOPS）240076.2216068.6194461.7175055.618182730.618521040.55260.788.4337实际情况（70%增速）：运营商算力规模（EFLOPS）保守情况（50%增速）：运营商算力方面电费开支（亿元）实际情况（70%增速）：运营商算力方面电费开支（亿元）137137250320490由此可见，未来三年运营商

5G

基站与算力相关产品及服务的电费支出总和或将占到运营商净利润的三成以上（见表

3）。高昂的电费成本，将给运营商造成较大负担。如何降低

5G

基站与算力产品及服务的电费成本，实现降本增效，成为当前运营商亟需关注与解决的问题。表3

2022-2025

年运营商

5G

基站与算力占净利润比重2022

年16982023E18622024E20422025E2239运营商净利润(亿元)1615

实际上，运营商算力规模增速高于全国平均增速，按年均70%算，2025年算力规模为18*1.7*1.7*1.7=88.4EFLOPS，电费支出为

88.4*1000*55.6

万=490

亿。16

运营商

2022-2025

年净利润增长按

2020-2022

年净利润年均复合增长率（9.67%）估算。如

2023

年净利润为：2022年净利润*（1+年均复合增长率），即1698*1.0967≈1862亿元。7

/115G

基站电费支出（亿元）39513731%13731%45818535%21036%43025033%32037%39233733%49039%保守情况（50%增速）：运营商算力方面电费开支（亿元）保守情况（50%增速）：5G

基站与算力电费开支占净利润比重实际情况（70%增速）：运营商算力方面电费开支（亿元）实际情况（70%增速）：5G

基站与算力电费开支占净利润比重二、策略建议面对用电挑战，建议运营商继续做好现有节能降碳措施，包括打造零碳无线网络、加快推动数据中心降低能耗、鼓励科学错峰与弹性用电、推广绿色办公等，同时可以重点关注以下四个方面：一是复用储能系统，考虑推进虚拟电厂建设。随着能源危机的爆发，峰谷价差逐渐拉大，推进

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基站、数据中心中闲置的储能系统建立虚拟电厂可利用峰谷电价差进行套利，降低设备用电成本。电价高时，利用储能系统放电为基站和关键网络供电；电价低时，为储能系统充电。目前，法国运营商

Orange8

/11正在大力研究虚拟电厂模式。通过探索虚拟电厂的商业模式和产业化应用模式，为运营商

5G

基站、数据中心“沉睡”资源的再利用提供可复制、可推广的经验。二是不断完善企业绿色资产的获取渠道，通过使用绿电降低用电成本。一方面，用好国家和地方关于绿电补贴政策，加强与能源电力企业、绿电交易所、绿电认证机构的多方合作，积极参与绿电交易，并通过长期电力能源购买协议（PPA）采购绿电，以可预测的价格锁定电价以对冲煤炭价格持续上涨所带来的电费上浮可能性。另一方面，可积极探索自建、合建绿电相关项目。在自建方面，通过在

5G

基站“站点叠光”，在基站加装光伏板，生产绿电降碳的同时，降低电费支出；在合建方面，通过投资数据中心、5G

基站周边投资合建“绿电”项目，通过投资项目以获取低价购电权益，降低购电成本。三是综合考虑环境、政策、交易等影响因素，选建数据中心降低用电成本。第一，考虑自然环境优势，在云南、贵州等