高壓直流供電系統替代UPS可行性較強

      中國聯通高度重視電源的安全可靠運行，將高壓直流供電系統(HVDC)作為未來機房供電系統選擇之一，多個地方公司均開始探索和分析機房IT設備采用HVDC的可行性，并取得階段成果。目前中國聯通在山東等省市進行了HVDC試點。

      中國聯通合肥市分公司擁有基站1000個左右以及6個大通信樞紐樓，其中通信電源數量較多，數量逐年增加。為應對未來通信網絡供電系統新需求，合肥聯通已經對包括HVDC在內的電源技術進行深入研究和學習。通過與傳統通信機房供電系統UPS（不間斷電源）進行對比，我們發現HVDC供電系統在投資、可靠性、運營成本等方面優勢顯著。

      傳統UPS存在四大問題

      UPS和-48Vdc系統存在缺陷。UPS備用能源在系統中的可靠性比電池本來具備的可靠性降低了很多，電池的可靠性Rb=0.99，而UPS備用能源供電可靠性僅為0.88。

      UPS系統整體利用率低。UPS冗余系統的每一路輸入配電都有可能是主用，其中任何一臺UPS都必須能夠帶起全部負荷，雙機冗余UPS系統負荷率小于35%，UPS輸出三相不平衡，直接導致UPS降容使用，存在單機利用率低的缺點。

      UPS輸入配電除主路外，其它輸入配電處于空載待用，使用效率很低，機房前期建設投入大、負荷規劃浪費，而且后期系統擴容難度大。UPS帶來供電系統諧波分量增加，導致變壓器利用率下降、柴油發電機支撐能力削弱，影響到整個供電系統的安全性、利用率。

      并聯UPS之間不可能消除的環流問題，增加了UPS的無功損耗，降低了系統的可靠性。

      UPS應急保障和可維護性差。UPS在線維修復雜、在線擴容困難、割接難度大，不同設備型號、不同系統間無法實現互為冗余，逆變、濾波電容等關鍵器件更換困難。若UPS逆變器發生故障，系統將轉向旁路供電，但對于某些通信負載，低質量的市電可能對設備的安全運行帶來嚴重故障隱患，而且后備蓄電池組被隔離開，起不到保護作用。

      -48Vdc系統無法滿足大功耗通信機房要求。近年來由于數據通信的發展非常迅速，機房耗電量越來越大，目前單機架功耗增加很快，某通信機房實測單機架功耗達9~12kW/架，有些單機架高達31kW左右。耗電量的增加需要更粗的電纜和更大的電流，這將進一步導致成本增加和散熱量加大。

      HVDC更可靠、更節能

      HVDC供電相對于傳統UPS供電，不但可靠性高、效率高、節能成效顯著，而且特別適用于負載重的機房。該技術可推廣性強，適合通信機房新建及改造。

      HVDC比傳統的UPS少一個DC/AC逆變器及服務器機架內部的AC/DC整流器，這樣大大提高了供電系統的效率，從而降低供電系統的發熱損耗，發熱損耗的降低也減少了空調的配置。HVDC供電方式的應用可以比采用UPS供電節約電能10%~20%。

      當前，節能減排已經深入人心，HVDC也在節能方面得到人們的認可。以向一個10kW的數據設備供電為例，我們進行了兩種供電模式對比試驗。由表1可以看出，每10kW的數據設備采用HVDC每年節約的電費約34018元（人民幣，以下同）。

      在成本減少方面，我們對建設傳統1+1冗余120kVA UPS和2套50kW高壓直流電源（100kW）進行分析對比發現，建設同樣的100kW電源系統，HVDC電源系統比傳統型UPS成本占優：投資建設成本要低66%；占用機房面積減少24.22%；系統運營成本低16.22%，年可節省26.91萬元。