分布式電源系統在通信機房中的應用探討

馬登

摘 要 分布式電源（DPS）系統是根據傳統集中式不間斷供電系統在數據中心的一種改進技術，具有占用機房空間少，部署方式靈活，可分批次快速部署等特點，現在主要和微模塊結合應用于大型數據中心機房內。本文就分布式電源系統（DPS）在傳統通信機房中的應用提出探討方案。

關鍵詞 分布式電源;配電系統;可靠性

引言

隨著數據通信的發展，傳統通信機房逐步開始進行數據機房建設，但通信機房原有的建筑特點，站點規劃思路落后的特點阻礙了其進一步的發展，分布式電源系統很好地解決了以上問題，本文就分布式電源在傳統通信機房的應用進行探討。

1什么是分布式電源

分布式電源（DPS）系統是傳統不間斷供電的一種改進技術，主要針對數據中心不間斷供電系統的缺陷進行了改進：如供配電和蓄電池組重量大，需配置單獨的UPS配電室和蓄電池室;配電方式不夠靈活，建成初期系統負載率較低;設備電源的可靠性對不間斷系統依賴高等。

分布式電源系統將電源模塊和鋰電池模塊安裝于每一個網絡機柜內部（占用4～6U的空間），為機柜內設備進行供電。在系統斷電時，由鋰電池模塊放電對設備提供不間斷供電。根據電源模塊的不同分布式電源系統可以分為分布式高壓直流系統和分布式UPS系統兩種，供電方式也是多種多樣，目前較經濟的為1路市電+1路分布式電源供電方式。本文主要就分布式UPS系統進行介紹，方案分析中采用1路市電+1路分布式電源的方式進行比較和探討[1]。

2分布式電源系統特點

與傳統UPS系統相比，分布式UPS系統在部署方式，部署靈活性和安全性等多個方面均有很大的提升，如下：

（1）節省機房空間。分布式UPS系統安裝于機架內，省去了UPS室和蓄電池室的建設空間，可節約近30%的機房空間，不僅僅是數據中心機房的建設中具有極大的誘惑力。

（2）部署方式靈活，可分批建設，降低工程初期成本。分布式UPS系統可根據建設的需求靈活部署，提高了供電系統的利用率（降低損耗），避免集中式UPS系統部署后長期利用率低的問題，初期的建設成本也得到了控制。

（3）提高了系統的安全性。分布式UPS系統采用分散供電的方式，將供電模塊和電池分散至每個機柜中，降低供電系統出現大面積故障的可能，提高系統安全性。

（4）綠色環保。分布式UPS系統采用磷酸鐵鋰電池不含鉛和硫酸，清潔無污染，對環境造成的污染大大降低。

（5）使用壽命長，綜合造價高。作為新興的綠色能源，磷酸鐵鋰電池使用壽命可達到8-10年，但分布式UPS系統的造價也在3萬元/機柜以上，高昂的造價限制了其進一步的推廣和應用[2]。

3通信機房現狀分析

隨著近幾年通信機房大范圍的光進銅退，傳統交換業務退網，空閑的大面積機房為數據機房的建設提供了可能，但通信機房的原有的建筑特點，原有機房規劃落后和市場的特點經常會阻礙其進一步發展，主要如下：

（1）站點低壓配電系統容量低，安全保障等級不高，無新增大容量UPS系統所需的大容量空開;

（2）通信機房電力電池室規劃面積小，機房內樓板承重低，無法滿足大容量蓄電池組的布置要求;

（3）業務需求不明確，無潛在客戶，或意向客戶需求尚不明確;

（4）初始資金不足。在潛在客戶和業務收益均不明確的前提下，電信很難投入大量資金進行機房建設。

4分布式電源系統在通信機房中的應用方式探討

分布式電源系統安全保障性高，部署方式靈活的特點非常適用于通信機房中，考慮到分布式電源系統的綜合成本較高，可在通信機房改造項目中優先推廣應用。分布式電源可有效解決以下問題：

（1）電力電池室空間不足，機房改造困難或改造成本太高;

（2）機房內新增機架空間不足，需壓縮輔助用房面積安裝機柜;

（3）工程分批進行建設，初始投資不足。

下面就通信建設中的應用場景進行分析和探討。

電信某縣局政企客戶需為政府部門建設政企云機房，計劃建設40個機柜，單機柜設備功率4kW，其中一期建設20個機柜。

電信機房現狀：單路市電引入，變壓器容量為400KVA，峰值負荷達205kW;柴油發電機組容量400kW，峰值負荷180kW;UPS系統負荷無剩余，電力室新增UPS系統空間充足，電池室已滿。政務云機房可設置在2層通信機房內，面積220平。

分析：縣局政務云機房建議根據數據機房C級標準進行建設，根據客戶要求采用冷池方式進行建設。

政務云機房一期負荷需求估算=設備+空調及其他=4*20*0.8（并機系數）*1.7（估算PUE）=108.8kW。

終期負荷需求估算=4*40*0.8（并機系數）*1.7（估算PUE）=217.6kW。

現有變壓器和柴油機組的負荷可滿足一期負荷 ，若是綜合考慮終期負荷需求，則需對機房內現有低配系統和柴油發電機組進行升級改造，投資大，業務審批和流程耗時長。為保證工程建設的安全性，有如下兩種方案進行分析比較：

方案一：采用模塊化UPS系統建設，新建200KVA系統，在二樓機房內隔斷出蓄電池室（承重需加固），考慮到單路市電供電情況，蓄電池組容量不小于2*300AH/480V。變壓器和柴油發電機組均需要升級改造，考慮到電信自有業務的發展，建議變壓器選用800KVA及以上容量，柴油機組常用容量不小于800kW。

方案二：采用分布式UPS系統進行建設，機柜內安裝6KVA分布式UPS系統，磷酸鋰電池容量15AH（后備時間半小時以上）。

如下為兩種方案經濟性對比：

方案分析：兩種方案均切實可行，采用模塊化UPS系統建設需整體考慮機房整體方案，一次性完成電力基礎的建設，前期投資高，設備運行負載率低，同時由于涉及電力審批和機房加固的進行，施工周期很長，但整體造價較低。

采用分布式UPS系統進行建設則供電系統可以采用分批采購和施工，前期不需要油機和低配系統的改造，機房加固，可進行快速部署和施工。同時采用分布式電源系統使得電力系統的利用率得到提升，供電系統整體的安全性也更有保障，除此之外還可以提供更多的機柜。此方案的缺點也比較明顯：但方案的整體投資較高。

建議實施方案：由于項目施工周期短，客戶對于二期設備部署無詳細方案，建議采用分布式UPS系統進行分批部署施工，一期工程完工后密切跟蹤客戶設備使用情況和需求，以應對二期機房的建設。

5結束語

分布式電源系統的部署方式靈活，安全性高的特點非常符合現有通信機房的使用要求。其重量輕，不占用機房空間，綠色環保的特點注定會成為今后各機房建設的重要選擇。目前受限于綜合造價尚未大面積推廣使用，如何在投資和機房改造之間把握平衡是其在通信機房中大面積推廣和應用需要解決的問題。

參考文獻

[1] 史海疆，李興林.大型數據中心電源系統設計探討——訪悉地國際設計顧問有限公司電氣總工李興林[J].電氣應用，2016，35（12）：6-8.

[2] 朱關峰，張學志，王麗.DPS在數據中心機房中的應用及分析[J].電信快報，2013（4）：38-40.