通信用HVDC供電技術應用發展情況淺析

楊世忠，侯福平

（中國通信學會電源委員會，廣東 廣州 510000）

1 2019年度、2020年度全國HVDC應用情況簡介

1.1 2019年度應用簡況

2019年，全國通信用高壓直流(High Voltage Direct Current,HVDC)供電技術新增加應用2 360套系統，新增總供電容量2 640 595 A，統計如表1所示。

表1 2019年度HVDC應用系統數量及容量情況

1.2 2020年度應用簡況

在2020年度中，全國通信用HVDC供電技術新增加應用6 932套系統，新增總供電容量7 478 905 A，統計如表2所示。

表2 2020年度HVDC應用系統數量及容量情況

2 通信用HVDC供電技術應用情況

（1）按年度統計，應用系統數量級容量數據。截止到2020年底，通信用HVDC供電技術應用系統數達到20 018套，按照應用系統的數量統計如表3所示。供電總容量達到20 550 400 A，按照應用系統的容量統計如表4所示。

表3 HVDC應用系統數量分年度變化情況 套

表4 HVDC應用系統容量分年度變化情況 A

（2）按照應用系統類型劃分，系統數量及容量的統計數據如表5所示。

表5 不同類型應用系統數據統計

3 通信用HVDC供電技術應用情況統計分析

（1）截止至2020年底，在傳統通信運營商（中國電信、中國移動、中國聯通等）本身應用的通信用HVDC供電系統共計4 765套，占23.8%；系統容量達到4 959 932A,占24.14%。而互聯網運營商（騰訊、百度、阿里等）應用的通信用HVDC供電系統共計12 978套，占64.84%，系統容量達到13 243 125A,占64.44%，如表6及圖1所示。

圖1 用戶應用分布圖

表6 通信用240 V直流電源系統應用一覽表

（2）截止至2020年底，通信用240 V直流供電系統應用為19 383套，占96.83%；容量為20 018 080 A,占97.41%。而通信用336 V直流供電系統應用為635套,占3.17%；容量為532 320 A,占2.59%，如表7和圖2所示。

表7 通信用240 V/336 V系統占比情況

圖2 系統類型應用分布

4 HVDC應用趨勢分析

4.1 HVDC應用在向IT設備供電方面取得巨大進展

截止2020年底已有20 018個系統，總供電能力達到2 055 400 A。按照每個系統70%的負荷帶載計算，以通用設備X86設備單臺耗電1.5 A為例，將有96萬臺設備已使用HVDC供電。

4.2 互聯網運營商在HVDC應用已經獨居榜首

互聯網運營商在HVDC的應用中，2019年占當年總量的48.01%，2020年占當年總量的82.14%，現已達到使用總量的64.44%。顯見其應用勢頭非常強勁，遠超通信運營商及其他運營商。

4.3 其他運營商對HVDC的應用已逐漸升溫

除通信運營商和互聯網運營商外的其他運營商在HVDC的應用，2016年前使用系統數為351個，2020年底已使用2 275個，應用進展喜人。在2019年占當年總量的21.41%，2020年占當年總量的9.41%，超過通信運營商（8.51%），現已達到使用總量的11.36%。

4.4 336 V應用在2020年中獨具特色

2020年以前336 V系統只使用了213個。有一家企業在2020年度中大量采用了336 V系統向IT設備供電，在4個不同地點的機樓群中共采用了442套336 V系統，單系統容量達到1 500 A，總容量為457 800 A。這一應用打破了336 V技術應用長時間低迷現狀，有非常大的突破[1-3]。這個企業的專家們對336 V供電技術進行了認真研究，很好地解決了336 V供電技術與IT設備的用電適配難題。這一應用案例將有助我們更加深入了解及掌握336 V供電技術。

4.5 完善的規范指引和可靠的設備支持是順利推廣的基石

隨著應用的不斷擴大，CCSA主導的其相關技術規范也在各方專家的齊心努力下同步完成，有力地指導了應用，相關的國家標準也制定發布實施。相關設備廠家緊跟形勢，及時提供不斷完善的設備支持，也達到了設備性能安全可靠，有力地支持了HVDC的大量應用。以中恒、維諦、中達等設備制造廠家有著從小至大的多容量設備及系統，可以滿足不同的用戶需求，為應用提供了豐富多彩的選擇[4]。

4.6 HVDC應用已非常廣泛

HVDC的應用在中國大陸范圍內由北到南，由東到西已遍布各行各業。中國電信、中國移動、中國聯通、阿里、騰訊、百度、鵬博士、亞馬遜、360、萬國數據、數據港、寶信、盤古、華潤、超算中心、政務云、部分銀行系統、部分廣電企業、部分企事業專用數據中心都有大量應用。

5 應用效果淺析

5.1 采用HVDC供電，打破了單一供電格局，開創了多模式供電新局面

在通信運營商和互聯網運營商及一些專用場景中向IT類設備供電絕大多數為交流UPS供電，現HVDC技術的應用參與，徹底打破了單一供電模式，豐富了供電技術應用，增強了實際應用的多模式選擇，促進了應用技術的研究與發展。

5.2 采用HVDC供電，供電可用性明顯提升

交流UPS系統2N供電模式供電可用性為6個9，而1套HVDC系統可用性達到10個9（詳見張廣明高工的著作《數據中心UPS供電系統的設計與應用》）。在現有2萬多個系統運行中一直呈現安全可靠的態勢，未發生因HVDC系統故障而造成負載中斷事件[5]。

5.3 采用HVDC供電，使供電結構簡單，益處多多

減少了電源設備使用量，簡化了供電環節，降低了建設投資，減少了維護成本和維護工作量。

譬如：采用HVDC系統，可直接減少采用交流UPS更換電容的費用。以每臺大功率交流UPS設備的更換電容的費用為4.5萬元計算，2萬臺HVDC設備可節省更換電容的費用為4.5萬元×2萬=9億元。

采用HVDC系統，可直接節約運維成本?，F調研過許多單位，每年每臺大功率交流UPS的代維費約在1.2～1.8萬元，取值1.4萬元折算，每年直接節約運維成本1.4萬元×2萬=2.8億元。

6 結 論

HVDC的應用自2007年開始，至今已有十幾年了。其積累的數據表明，推廣應用之路是曲折而漫長的。但每一個應用數據都是企業和專家們的辛勤結晶。其應用數據中蘊藏表述了很多有益的內容。為何互聯網運營商對HVDC技術獨有情鐘？為何有專家青睞336 V技術？為何有企業在HVDC應用中先勇進而后松勁等等？答案只有在實踐探索中不斷總結。

期盼HVDC應用越來越好，為通信網絡和互聯網數據中心綠色供電節能減排發揮更大作用。