1.鋰電UPS 供電

配置最新技術(shù)的鋰電UPS電池，儲(chǔ)能技術(shù)儲(chǔ)能密度大、儲(chǔ)能效率高、對(duì)環(huán)境無危害，比傳統(tǒng)的使用鉛酸蓄電池的UPS在節(jié)能環(huán)保上有很大優(yōu)勢(shì)。UPS設(shè)備的能耗主要來自電源轉(zhuǎn)換過程，新型UPS在正常工作時(shí)，流過整流逆變環(huán)節(jié)的電流很低，只需維持飛輪轉(zhuǎn)速即可。傳統(tǒng)UPS正常工作時(shí)，流過整理逆變環(huán)節(jié)的是額定電流。在滿載狀態(tài)下，傳統(tǒng)UPS效率一般在94%左右，而新型UPS的效率在97%左右。另外，新型UPS在容量相當(dāng)?shù)那闆r下，比傳統(tǒng)UPS節(jié)約一半的占地面積，并對(duì)建筑物的承重要求從傳統(tǒng)UPS的16KN/m2降低至2KN/m2 。從建造數(shù)據(jù)中心的成本方面也帶來了極大的經(jīng)濟(jì)效益。

但是，新型UPS的電源后備持續(xù)時(shí)間只有15s到60s，這給柴油發(fā)電機(jī)組快速啟動(dòng)提出了很高的要求，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《民用建筑電氣設(shè)計(jì)規(guī)范》JGJ16-2008規(guī)定，柴油發(fā)電機(jī)應(yīng)在30s內(nèi)啟動(dòng)并供電?？梢妵?guó)標(biāo)對(duì)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)要求并沒有在15s的“絕對(duì)安全時(shí)間”以內(nèi)，這也是目前眾多數(shù)據(jù)中心沒有使用新型UPS的原因之一。另外，新型UPS的價(jià)格也是其應(yīng)用不夠廣泛的重要原因，與傳統(tǒng)鉛酸蓄電池儲(chǔ)能UPS相比，新型UPS的價(jià)格高出近2倍?，F(xiàn)有國(guó)內(nèi)外數(shù)據(jù)中心案例中，有些選擇了雙路冗余供電結(jié)構(gòu)的其中一路應(yīng)用新型UPS，而另一路使用傳統(tǒng)UPS，以兼顧電源后備時(shí)間、投資成本與節(jié)能之間的平衡。

2.高壓直流供電

所謂高壓直流供電，是與通信行業(yè)48V直流系統(tǒng)相比而言的。與傳統(tǒng)UPS相比，高壓直流供電減少了一個(gè)逆變環(huán)節(jié)，對(duì)交流市電進(jìn)行整流后直接給服務(wù)器設(shè)備供電，圖3是其原理圖。由于整個(gè)系統(tǒng)的元件減少，能耗隨之降低，高壓直流供電設(shè)備的效率在96%左右，同時(shí)系統(tǒng)的精簡(jiǎn)也帶來可靠性的提高，設(shè)備體積、質(zhì)量也隨之降低，價(jià)格也比傳統(tǒng)UPS降低50%左右。高壓直流供電設(shè)備多為模塊化設(shè)計(jì)，在建設(shè)初期可分批配置，運(yùn)行中也可根據(jù)負(fù)載情況使部分模塊處于休眠狀態(tài)，達(dá)到提高整機(jī)效率的目的。

高壓直流供電也有其缺點(diǎn)，電池直接接在輸出主回路上，當(dāng)電池進(jìn)行充電時(shí)，主回路上的電壓最高為282v，需要在建設(shè)初期充分考慮此時(shí)末端負(fù)載能否正常工作，也就是說高壓直流供電對(duì)末端負(fù)載的兼容性要求較高。另外，雖然理論上開關(guān)電源可以正常接收240V直流電源的供電，但是否會(huì)對(duì)設(shè)備的穩(wěn)定性和使用壽命造成影響仍需一定時(shí)間的檢驗(yàn)，也是大多數(shù)業(yè)主對(duì)高壓直流供電系統(tǒng)的擔(dān)憂。

3.市電直接供電

由市電直接代替UPS供電供電是最直接有效的辦法，沒有了能量的兩次轉(zhuǎn)換也就沒有了能量的浪費(fèi)。對(duì)于大多數(shù)數(shù)據(jù)中心來說，為了保證其可用性的高要求，一般會(huì)采用雙路供電結(jié)構(gòu)，其中一路使用UPS供電時(shí)，另外一路就可以用市電直接供電。這種供電方式除了傳統(tǒng)UPS外，還可以和新型UPS、240V高壓直流等供電方式靈活組合，可進(jìn)一步提高數(shù)據(jù)中心電源利用效率。

市電直供在電源效率上優(yōu)勢(shì)明顯，但其缺點(diǎn)也是顯而易見的。服務(wù)器的開關(guān)電源模塊在整流過程中產(chǎn)生大量諧波，采用市電直供將會(huì)對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的諧波污染，需要安裝濾波器設(shè)備進(jìn)行治理。另外市電直供與UPS供電相結(jié)合的方式，其系統(tǒng)整體可用性是否能夠達(dá)到國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)仍需進(jìn)一步驗(yàn)證，目前IDC數(shù)據(jù)中心的租用者對(duì)此種供電方式的接受程度仍有待提高。

4.太陽(yáng)能光伏供電

傳統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏發(fā)電并網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)由光伏陣列、逆變器、濾波升壓電路組成，通過對(duì)逆變器的控制達(dá)到并入電網(wǎng)的要求。

根據(jù)240V高壓直流供電在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，可以將太陽(yáng)能光伏直接引入數(shù)據(jù)中心的供電體系中使用。基于服務(wù)器可以直接接受直流供電，太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)也就無需使用逆變環(huán)節(jié)，又因?yàn)閿?shù)據(jù)中心已經(jīng)是末端用戶，也就不存在并網(wǎng)的因素，省去了逆變器和濾波升壓電路，僅需保持光伏陣列的輸出電壓穩(wěn)定即可，成本和控制難度大大降低。因此數(shù)據(jù)中心在使用太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)時(shí)具有天然的優(yōu)勢(shì)。

由于太陽(yáng)能光伏發(fā)電受環(huán)境因素影響較大，其電能輸出往往難以滿足數(shù)據(jù)中心對(duì)供電穩(wěn)定性的要求，如果使用在雙路供電結(jié)構(gòu)中的其中一路上，當(dāng)另外一路電源失效時(shí)，光伏發(fā)電無法承受整個(gè)數(shù)據(jù)中心的供電負(fù)荷，因此需要與240V直流供電系統(tǒng)結(jié)合使用。

光伏發(fā)電系統(tǒng)與240V直流供電系統(tǒng)并聯(lián)使用，光伏陣列的輸出電壓應(yīng)設(shè)置為240V，與高壓直流設(shè)備同時(shí)為末端負(fù)載供電，可以降低數(shù)據(jù)中心電能費(fèi)用。

此系統(tǒng)需要注意的兩點(diǎn)是：第一，240V直流供電設(shè)備總?cè)萘啃枰獫M足全部負(fù)載的用電需求，在電源2失效時(shí)使用；第二，在電池充電過程中，輸出主回路上的電壓為282V，需要在光伏陣列一側(cè)設(shè)置保護(hù)回路，防止電流逆流。

本文標(biāo)題：數(shù)據(jù)中心幾種供電方式的探討

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