高壓直流供電模式在IDC機房的應用分析

【摘要】隨著國民經濟的快速發展，能源越來越成為制約可持續發展的瓶頸，其重要性也越來越突出。高壓直流電源（簡稱HVDC）作為一種不間斷電源，以其高效率、高可靠性等優點成為新能源領域的一支生力軍。而且高壓直流供電系統代替交流UPS系統為通信負載供電的技術日益成熟，我們在IDC機房建設中的供電方式上又多了一種新選擇[1]。

【關鍵詞】高壓直流電源（HVDC）互聯網數據中心（IDC）

一、IDC機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]，當交流輸入電壓在正半周期時，正向對稱的兩個二極管導通，反向對稱的兩個二極管截止，當輸入交流電壓在負半周期時，反向對稱的兩個二極管導通，正向對稱的兩個二極管截止，在一個完整的周期內，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，交流輸入時全橋整流器導通路由及輸入輸出波形。若在IT設備的交流輸入側直接輸入一定電壓等級的直流電壓，IT設備理論上是可以正常工作的。

眾所周知，現在行業使用交流供電的絕大多數負載均由交流UPS系統供電，然后經過負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，最后都要轉換為自身電路板使用的低壓直流。所以在技術上負載設備是能夠直接接入240V高壓直流系統的電能的。因為，使用交流220V供電的電壓范圍約為180V至240V，所以負載理論上可以承受240V×1.414=339.36V的直流電壓；而標稱240V的高壓直流系統最高電壓約為120×2.35V=282V，遠小于339.36V，所以現在的交流負載肯定能夠承受高壓直流240V供電系統的耐壓。

對于IT設備來講，目前大部分的IT設備都可以直接采用高壓直流供電，而無須對設備的內部電路進行改造。極少部分IT設備采用半橋整流的，只需考慮高壓直流輸入的極性即可。

1.2高壓直流供電系統與交流UPS供電系統的實踐對比分析

根據廠家統計結果，以下主要從可靠性、供電效率及可維護性等方面加以對比分析[3]。

可維護性方面，高壓直流可以實現電池組與變換系統脫離的在線維護功能，這在原UPS方案中是不可能實現的，此功能也大大增強了系統的可靠性及可維護性。

可靠性方面，實際統計分析，以100kVA為例，高壓直流供電模式相比傳統UPS供電的可靠性從0.9999提升至0.9999999。

在供電效率方面，根據廠家在這方面的多年的研究，通過對比分析，采用傳統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，后期的運營成本可以大幅降低。

綜上，使用高壓直流供電系統比使用傳統UPS供電系統有安全可靠性、可維護性、運行效率等方面的優勢。

二、高壓直流供電試用情況總結

高壓直流供電最早在中國電信江蘇省公司開展了高壓直流供電系統應用的嘗試，目前高壓直流供電已經在廣東電信、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用。

隨著互聯網業的迅猛發展，服務器的需求量也在大幅增長，怎樣保障服務器的安全可靠運行以及減少耗電量便成為一個突出問題，為此騰訊公司率先在行業內試用高壓直流電源，目前已在總部大樓和寶安機房成功安裝試用，新建的天津機房也將使用高壓直流電源。

三、結束語

由于高壓直流系統比交流UPS系統結構簡單，生產技術更成熟，從根本上克服了交流UPS系統供電存在的單點故障，系統安全性能大大提高，維護操作方法得到簡化，倍受電信運營商、設備制造商和互聯網公司的高度關注。且高壓直流供電模式從理論上和實踐上都得到了很好的驗證。

在推廣、實施過程中，除了國家政策支持，技術本身保障外，運營商以及整個產業鏈思想觀念上也須有大的轉變，這樣不僅在電信、互聯網數據機房，也可以在其它各領域逐漸輔開，使真正的不間斷電源得到廣泛應用，造福社會。

參考文獻

[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綠色數據中心供電解決方案