高壓直流供電系統(tǒng)替代UPS可行性較強

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

      中國聯(lián)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(shù)量較多，數(shù)量逐年增加。為應(yīng)對未來通信網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)新需求，合肥聯(lián)通已經(jīng)對包括HVDC在內(nèi)的電源技術(shù)進行深入研究和學(xué)習(xí)。通過與傳統(tǒng)通信機房供電系統(tǒng)UPS（不間斷電源）進行對比，我們發(fā)現(xiàn)HVDC供電系統(tǒng)在投資、可靠性、運營成本等方面優(yōu)勢顯著。

      傳統(tǒng)UPS存在四大問題

      UPS和-48Vdc系統(tǒng)存在缺陷。UPS備用能源在系統(tǒng)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(tǒng)整體利用率低。UPS冗余系統(tǒng)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(tǒng)負荷率小于35%，UPS輸出三相不平衡，直接導(dǎo)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(shè)投入大、負荷規(guī)劃浪費，而且后期系統(tǒng)擴容難度大。UPS帶來供電系統(tǒng)諧波分量增加，導(dǎo)致變壓器利用率下降、柴油發(fā)電機支撐能力削弱，影響到整個供電系統(tǒng)的安全性、利用率。

      并聯(lián)UPS之間不可能消除的環(huán)流問題，增加了UPS的無功損耗，降低了系統(tǒng)的可靠性。

      UPS應(yīng)急保障和可維護性差。UPS在線維修復(fù)雜、在線擴容困難、割接難度大，不同設(shè)備型號、不同系統(tǒng)間無法實現(xiàn)互為冗余，逆變、濾波電容等關(guān)鍵器件更換困難。若UPS逆變器發(fā)生故障，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)向旁路供電，但對于某些通信負載，低質(zhì)量的市電可能對設(shè)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(tǒng)無法滿足大功耗通信機房要求。近年來由于數(shù)據(jù)通信的發(fā)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(dǎo)致成本增加和散熱量加大。

      HVDC更可靠、更節(jié)能

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

      HVDC比傳統(tǒng)的UPS少一個DC/AC逆變器及服務(wù)器機架內(nèi)部的AC/DC整流器，這樣大大提高了供電系統(tǒng)的效率，從而降低供電系統(tǒng)的發(fā)熱損耗，發(fā)熱損耗的降低也減少了空調(diào)的配置。HVDC供電方式的應(yīng)用可以比采用UPS供電節(jié)約電能10%~20%。

      當(dāng)前，節(jié)能減排已經(jīng)深入人心，HVDC也在節(jié)能方面得到人們的認可。以向一個10kW的數(shù)據(jù)設(shè)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(shù)據(jù)設(shè)備采用HVDC每年節(jié)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(shè)傳統(tǒng)1+1冗余120kVA UPS和2套50kW高壓直流電源（100kW）進行分析對比發(fā)現(xiàn)，建設(shè)同樣的100kW電源系統(tǒng)，HVDC電源系統(tǒng)比傳統(tǒng)型UPS成本占優(yōu)：投資建設(shè)成本要低66%；占用機房面積減少24.22%；系統(tǒng)運營成本低16.22%，年可節(jié)省26.91萬元。