高壓直流供電模式在IDC機(jī)房的應(yīng)用分析

【摘要】隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，能源越來(lái)越成為制約可持續(xù)發(fā)展的瓶頸，其重要性也越來(lái)越突出。高壓直流電源（簡(jiǎn)稱HVDC）作為一種不間斷電源，以其高效率、高可靠性等優(yōu)點(diǎn)成為新能源領(lǐng)域的一支生力軍。而且高壓直流供電系統(tǒng)代替交流UPS系統(tǒng)為通信負(fù)載供電的技術(shù)日益成熟，我們?cè)贗DC機(jī)房建設(shè)中的供電方式上又多了一種新選擇[1]。

【關(guān)鍵詞】高壓直流電源（HVDC）互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心（IDC）

一、IDC機(jī)房高壓直流供電的可行性分析

1.1理論可行性分析

交流供電情況下[2]，當(dāng)交流輸入電壓在正半周期時(shí)，正向?qū)ΨQ的兩個(gè)二極管導(dǎo)通，反向?qū)ΨQ的兩個(gè)二極管截止，當(dāng)輸入交流電壓在負(fù)半周期時(shí)，反向?qū)ΨQ的兩個(gè)二極管導(dǎo)通，正向?qū)ΨQ的兩個(gè)二極管截止，在一個(gè)完整的周期內(nèi)，輸出均為同一方向的電流。如此完成全橋整流電路將交流電壓整流成直流電壓，交流輸入時(shí)全橋整流器導(dǎo)通路由及輸入輸出波形。若在IT設(shè)備的交流輸入側(cè)直接輸入一定電壓等級(jí)的直流電壓，IT設(shè)備理論上是可以正常工作的。

眾所周知，現(xiàn)在行業(yè)使用交流供電的絕大多數(shù)負(fù)載均由交流UPS系統(tǒng)供電，然后經(jīng)過(guò)負(fù)載自身的整流變換為+12V、+5V等直流電壓為本身的電路供電，其輸入不管是交流還是直流，最后都要轉(zhuǎn)換為自身電路板使用的低壓直流。所以在技術(shù)上負(fù)載設(shè)備是能夠直接接入240V高壓直流系統(tǒng)的電能的。因?yàn)?，使用交?20V供電的電壓范圍約為180V至240V，所以負(fù)載理論上可以承受240V×1.414=339.36V的直流電壓；而標(biāo)稱240V的高壓直流系統(tǒng)最高電壓約為120×2.35V=282V，遠(yuǎn)小于339.36V，所以現(xiàn)在的交流負(fù)載肯定能夠承受高壓直流240V供電系統(tǒng)的耐壓。

對(duì)于IT設(shè)備來(lái)講，目前大部分的IT設(shè)備都可以直接采用高壓直流供電，而無(wú)須對(duì)設(shè)備的內(nèi)部電路進(jìn)行改造。極少部分IT設(shè)備采用半橋整流的，只需考慮高壓直流輸入的極性即可。

1.2高壓直流供電系統(tǒng)與交流UPS供電系統(tǒng)的實(shí)踐對(duì)比分析

根據(jù)廠家統(tǒng)計(jì)結(jié)果，以下主要從可靠性、供電效率及可維護(hù)性等方面加以對(duì)比分析[3]。

可維護(hù)性方面，高壓直流可以實(shí)現(xiàn)電池組與變換系統(tǒng)脫離的在線維護(hù)功能，這在原UPS方案中是不可能實(shí)現(xiàn)的，此功能也大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性及可維護(hù)性。

可靠性方面，實(shí)際統(tǒng)計(jì)分析，以100kVA為例，高壓直流供電模式相比傳統(tǒng)UPS供電的可靠性從0.9999提升至0.9999999。

在供電效率方面，根據(jù)廠家在這方面的多年的研究，通過(guò)對(duì)比分析，采用傳統(tǒng)UPS供電和采用高壓直流供電，在供電效率方面，可以提升8%以上，后期的運(yùn)營(yíng)成本可以大幅降低。

綜上，使用高壓直流供電系統(tǒng)比使用傳統(tǒng)UPS供電系統(tǒng)有安全可靠性、可維護(hù)性、運(yùn)行效率等方面的優(yōu)勢(shì)。

二、高壓直流供電試用情況總結(jié)

高壓直流供電最早在中國(guó)電信江蘇省公司開(kāi)展了高壓直流供電系統(tǒng)應(yīng)用的嘗試，目前高壓直流供電已經(jīng)在廣東電信、江蘇電信、陜西電信、遼寧電信、四川電信、安徽電信、湖北電信、青海電信以及海南電信等得到了廣泛應(yīng)用。

隨著互聯(lián)網(wǎng)業(yè)的迅猛發(fā)展，服務(wù)器的需求量也在大幅增長(zhǎng)，怎樣保障服務(wù)器的安全可靠運(yùn)行以及減少耗電量便成為一個(gè)突出問(wèn)題，為此騰訊公司率先在行業(yè)內(nèi)試用高壓直流電源，目前已在總部大樓和寶安機(jī)房成功安裝試用，新建的天津機(jī)房也將使用高壓直流電源。

三、結(jié)束語(yǔ)

由于高壓直流系統(tǒng)比交流UPS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，生產(chǎn)技術(shù)更成熟，從根本上克服了交流UPS系統(tǒng)供電存在的單點(diǎn)故障，系統(tǒng)安全性能大大提高，維護(hù)操作方法得到簡(jiǎn)化，倍受電信運(yùn)營(yíng)商、設(shè)備制造商和互聯(lián)網(wǎng)公司的高度關(guān)注。且高壓直流供電模式從理論上和實(shí)踐上都得到了很好的驗(yàn)證。

在推廣、實(shí)施過(guò)程中，除了國(guó)家政策支持，技術(shù)本身保障外，運(yùn)營(yíng)商以及整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈思想觀念上也須有大的轉(zhuǎn)變，這樣不僅在電信、互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)機(jī)房，也可以在其它各領(lǐng)域逐漸輔開(kāi)，使真正的不間斷電源得到廣泛應(yīng)用，造福社會(huì)。

參考文獻(xiàn)

[1] Insigma Green IDC Solution http：//www.insigma.com.cn/article/-func_detail detail id _1115-catalog_0805-lan_en.html

[2] Chan-Ki， Kim et al.， HVDC Transmission， 1st ed.， Singapore： John Wiley Sons （Asia） Pte Ltd， 2009， ISBN 978-0470-82295-1

[3] ZXEI_中興EEPSI綠色數(shù)據(jù)中心供電解決方案