劉利臣

摘要：隨著國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的迅速發(fā)展，用戶對(duì)機(jī)房的供電要求越來(lái)越高，而在運(yùn)的數(shù)據(jù)中心機(jī)房面臨著三大難題：一是作為機(jī)房供電的關(guān)鍵設(shè)備交流UPS故障頻發(fā)，增加了大量的維護(hù)工作，降低了數(shù)據(jù)中心供電的可靠性；二是機(jī)房的無(wú)功損耗驚人，如何建設(shè)綠色機(jī)房令人關(guān)注；三是電力諧波危害很大，導(dǎo)致供配電設(shè)備過(guò)熱、電器器件損壞的故障時(shí)有發(fā)生，嚴(yán)重危害供電安全。本文針對(duì)此問(wèn)題提出分析和建議。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；220/380伏直流UPS；綠色安全供電

1 創(chuàng)新方案和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

1.1 220/380伏直流UPS電源的產(chǎn)生環(huán)境

隨著電子行業(yè)和高壓直流供配電系統(tǒng)的高速發(fā)展，電阻、電感、電容、半導(dǎo)體整流元件等電子器件的精密度不斷提升，絕緣強(qiáng)度穩(wěn)步增長(zhǎng)，承載電流不斷增大，漏電流迅速減小，制造成本逐年下降，高壓整流、穩(wěn)流元器件的性價(jià)比逐步提高。加之多路協(xié)同控制信號(hào)的精準(zhǔn)性、穩(wěn)定性的增強(qiáng)，為多整流器件并聯(lián)運(yùn)行提供可靠保證，高壓整流由不可能變?yōu)榭赡埽?20/380伏直流UPS電源應(yīng)運(yùn)而生。

1.2 220/380伏直流UPS電源的簡(jiǎn)單應(yīng)用

（1）信息設(shè)備服務(wù)器的供給電源情況：數(shù)據(jù)中心的很多服務(wù)器機(jī)的內(nèi)置電源，是由三相380伏市電交流電電源和儲(chǔ)能蓄電池組的直流電源，經(jīng)UPS電源降壓、整流、升壓、逆變、整形等多個(gè)環(huán)節(jié)正定后由UPS電源提供220/380伏交流電電源。

（2）服務(wù)器內(nèi)的電源情況：UPS電源提供的220伏交流電在機(jī)內(nèi)進(jìn)行整流，整定為220V或48V的直流電源，進(jìn)行直流分壓穩(wěn)壓處理，有一個(gè)或多個(gè)轉(zhuǎn)換器滿足多級(jí)電壓輸出，用于各個(gè)支路、分路的不同電壓等級(jí)的負(fù)載。

（3）220/380伏直流UPS電源，對(duì)于220伏交流輸入，且直接整流的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、服務(wù)器、光端機(jī)等其他與之配套的設(shè)備（例如通信和存儲(chǔ)系統(tǒng)）可直接跨接使用，不需要進(jìn)行升級(jí)改造。

（4）220/380伏直流UPS電源遠(yuǎn)端應(yīng)用，對(duì)于核心機(jī)房偏僻的外圍設(shè)備，可采用直流220伏直流電源與信號(hào)線并行遠(yuǎn)端供電，其效果是：相對(duì)于低壓直流電源輸送距離遠(yuǎn)，投入小，性價(jià)比高。相對(duì)于市電220V電源相互干擾小，線路損耗小，電擊電傷的概率大大降低。

2數(shù)據(jù)機(jī)房的改革方向

2.1數(shù)據(jù)中心作為全球協(xié)作的特定設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，用來(lái)在internet網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施上傳遞、加速、展示、計(jì)算、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)信息。它包括計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、服務(wù)器、光電轉(zhuǎn)換器等，其電源電壓等級(jí)無(wú)外乎直流48伏系列、直流24伏系列、直流12伏系列，及交流220伏等?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)運(yùn)行的低壓電網(wǎng)均是220/380伏交流電網(wǎng)，如果改為220/380伏直流UPS電源系統(tǒng)供電，可大大減少變配電環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的危害，減少變配電環(huán)節(jié)所產(chǎn)生的無(wú)功損耗，由于儲(chǔ)能蓄電池組直接并接在直流配電系統(tǒng)，即可消除諧波危害又可減少斷電風(fēng)險(xiǎn)。因此，220/380伏直流UPS電源供電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心機(jī)房下一步發(fā)展的一個(gè)方向。

2.2一般數(shù)據(jù)信息中心機(jī)房的配電方框圖如圖4。

3方案試行

為驗(yàn)證直流供電系統(tǒng)在整個(gè)運(yùn)行過(guò)程中的優(yōu)勢(shì)，中國(guó)移動(dòng)提供試點(diǎn)機(jī)房，采用的方案是：直流供電系統(tǒng)+直流服務(wù)器進(jìn)行建設(shè)規(guī)劃，以此驗(yàn)證整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和效率，同時(shí)將制定移動(dòng)集團(tuán)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，由某公司提供的336V直流UPS供電系統(tǒng)，已于2010年4月在中國(guó)移動(dòng)深圳羅湖機(jī)房投入運(yùn)行，并加載了浪潮的直流服務(wù)器，截至目前運(yùn)行穩(wěn)定。

2012年，中國(guó)移動(dòng)4項(xiàng)336V直流供電系統(tǒng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布實(shí)施。同年12月，新型數(shù)據(jù)中心哈爾濱倉(cāng)儲(chǔ)式機(jī)房項(xiàng)目336V直流電源系統(tǒng)投入運(yùn)營(yíng)。2014年，中國(guó)移動(dòng)哈爾濱和呼和浩特?cái)?shù)據(jù)中心規(guī)?；瘧?yīng)用336V直流供電系統(tǒng)。2015年1月，工信部重點(diǎn)項(xiàng)目《336V開(kāi)關(guān)型整流器》和《336V直流電源系統(tǒng)》行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)報(bào)批。

4數(shù)據(jù)中心220/380伏直流UPS系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)

4.1提高了可靠度

隨著國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心機(jī)房的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)機(jī)房依托無(wú)單點(diǎn)故障路徑的設(shè)計(jì)理念，以簡(jiǎn)單可靠的原則，帶給客戶一個(gè)可以“安心睡覺(jué)”的系統(tǒng)解決方案。

4.2減少維護(hù)成本

數(shù)據(jù)中心220/380伏直流系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，減少不必要的環(huán)節(jié)來(lái)減少故障點(diǎn)，電池與主機(jī)并聯(lián)供電，實(shí)現(xiàn)備用電源電池部分的最大效益，可預(yù)見(jiàn)非突發(fā)性故障，可以有計(jì)劃地進(jìn)行故障處理，大大減少維護(hù)成本，提升了客戶的營(yíng)運(yùn)能力。

4.3減少運(yùn)行成本

數(shù)據(jù)機(jī)房的運(yùn)行成本中很重要的一環(huán)是效率問(wèn)題，本身主設(shè)備的無(wú)功損耗就相當(dāng)驚人，再加上供電設(shè)備的無(wú)功損耗，就更加驚人。有專業(yè)人士認(rèn)為：“數(shù)據(jù)機(jī)房因?yàn)楹碾婓@人，如只是租賃業(yè)務(wù)那將是虧錢的，主要還是依靠數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)”。如果在整個(gè)供電系統(tǒng)中減少交流UPS電源的DC/AC部分，以及服務(wù)器的AD/DC部分，將使整個(gè)系統(tǒng)效率提升10%。同時(shí)本身模塊的利用率高，提升效率96%以上，是實(shí)現(xiàn)綠色節(jié)能機(jī)房的重要一步。

5結(jié)論

目前220/380伏直流UPS的系統(tǒng)方案在市場(chǎng)上還是新生兒，處于成長(zhǎng)階段，隨著國(guó)內(nèi)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和應(yīng)用逐步推廣，220/380伏直流UPS的方案與傳統(tǒng)UPS方案比較優(yōu)勢(shì)明顯，筆者相信以后會(huì)出現(xiàn)也來(lái)越多的應(yīng)用案例，是不間斷電源在數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)。