2022年通信行业深度研究:兼论通信板块碳中和背景下的投资机会.docx
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1、2021年通信行业深度研究:兼论通信板块碳中和背景下的投资机会通信设备和IDC机房是通信行业碳排放主要来源1. 12020年通信行业占全球碳排放总量的4%左右根据国际能源署与法国GreatIT联合发布的TheenvironmentaIfootpointofthedigitalworld,2019年全球碳排放总量约330亿吨,2020年全球碳排放总量约为310亿吨,同比减少5.8%o各行业的碳排放占碳排放总量的比重基本稳定,我们选取2019年通信行业碳排放数据作为分析对象。2019年信息通信行业(ICT)碳排放量约为14亿吨,占全球碳排放总量的4.2%o在ICT行业碳排放总量中,通信网络环节(C
2、T网络环节)/数据中心/用户终端碳排放量分别占比22%/15%/63%o通信网络环节(CT网络环节)的二氧化碳主要在通信设备运行/制造/运输/安装过程中产生。其中通信设备运行过程中产生的碳排放量最高,占整个通信网络环节碳排放总量的75%o随着5G基站加快部署,通信设备运行过程中产生的碳排放量将迅速增加,根据中国移动设计院数据,通信设备运行过程中产生的碳排放量预计将由2019年的2.3亿吨,增长至2025年的4.1亿吨,增幅达到78%o在数据中心方面,伴随着数据流量的爆发式增长以及算力成本的普遍下降,全球算力资源有望实现大幅增长,全球数据中心耗电量也将随之急剧增加。根据数据,2020年中国电信数
3、据中心能耗占公司总能耗的20%,通信基站能耗占比为39%,通信机楼及其他的占比为41%o增量方面,2021年1-7月,中国电信5G基站带来的能耗增量占总能耗增量的比重最大,超过50%;IDC带来的能耗增量占比为32%,网络及其他带来的能耗增量占比为17%o数据中心和通信设备运行产生的碳排放主要来自二者的电力能耗。1.2 5G基站数量的增长以及单站耗电量的增加造成5G基站碳排放大幅增长根据研究院数据,2019年全国通信网络运行环节中,机房/通信站点/站点维护各环节碳排放量分别为7391万吨/15201万吨/734万吨,分别占通信网络运行环节碳排放总量的31%/65%/4%0在所有通信设备中,通信
4、站点(包括无线、固定接入)碳排放量最高,其中单个无线接入设备年碳排放量达22吨,总数量为650万个,相较固定接入设备碳排放总量更高。无线接入设备中,4G基站电能消耗量占无线接入设备电能消耗总量的比例最高,为56%,5G基站次高,目前占电能消耗总量的9%,但是5G基站未来总量更多,单基站能耗更高,5G基站将是未来通信设备能耗的最大增长点。5G基站数量较4G基站更多。5G信号频率比4G高2-3倍,信号衰退速度更快,同一区域5G基站数量更多。同时在盲点区域会覆盖一定数量的微基站,保证信息传输的稳定性,因此5G基站总数将较4G基站更多。根据三大运营商公告,将在2021年建设2.6GHz的5G基站共12
5、万座,在2021年以及2022年建700MHz基站约48万座(与广电合建,分两年建完);电信以及联通将在2021年建3.5GHz以及2.1GHz基站一共32万座。2022年5G建设仍然投入较大,预计总建设数量约为80万座。根据预测,到2026年我国5G宏基站数量将达到475万个,小基站数是宏基站数的2倍,即950万个,宏基站和小基站数总计超过1400万个。5G基站集成度更高、数据传输量更大,能耗是4G基站的3倍。根据5G基站节能技术白皮书(2020)统计,中移动使用的5GNR主流基站带宽由4G的几十兆变为160/200兆,收发通道数从原来的8通道变为64/32通道,发射功率从100多瓦变为24
6、0/320瓦。AAU功耗增加是5G基站能耗增加的主因。根据中国能源报数据,基站能耗构成中,基站主设备占45%、空调系统占40%、电源系统占12%,其他能耗占3%。其中基站主设备可以分为AAU(有源天线处理单元)和BBU(室内基带处理单元)两大部分,AAU的功耗约占基站主设备能耗的90%,是基站能耗的主要组成部分。AAU功耗按照功能模块可分为功放、小信号、数字中频和电源功耗。随着业务负载情况的变化,AAU中各功能模块的能耗比例也随之发生变化。在满载条件下,功放的能耗占比最高,占AAU总能耗的58%;在30%负载的条件下,功放的能耗占AAU总能耗的比例与数字中频模块能耗占比相接近,分别为36%/3
7、4%,小信号部分能耗占比由满载条件下的16%提升至25%;在空载条件下,数字中频部分的功耗占AAU总能耗的比例最高,平均约为46%o因此,在研究5G通信设备的节能技术时,不仅要提升功放效率,降低功放能耗,在5G建设初期负载较低的情况下,更需要降低小信号和数字中频模块的基础能耗。据中国能源报预测,5G基站的用电量将由2020年的不足200亿千瓦时迅速攀升至2025年的3500亿千瓦时左右,5G基站高能耗已经引起广泛关注。使用基站降耗新技术以及新材料等的运用将有效降低5G基站的碳排放量。1.3 数据中心耗电量巨大,存在巨大优化空间国内数据中心机柜数量快速增长,未来5年CAGR可达16.7%o202
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