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1、 直流UPS在数据中心的应用浅析 刘利臣摘要:随着国内数据中心机房的迅速发展,用户对机房的供电要求越来越高,而在运的数据中心机房面临着三大难题:一是作为机房供电的关键设备交流UPS故障频发,增加了大量的维护工作,降低了数据中心供电的可靠性;二是机房的无功损耗惊人,如何建设绿色机房令人关注;三是电力谐波危害很大,导致供配电设备过热、电器器件损坏的故障时有发生,严重危害供电安全。本文针对此问题提出分析和建议。关键词:数据中心;220/380伏直流UPS;绿色安全供电1 创新方案和系统结构1.1 220/380伏直流UPS电源的产生环境随着电子行业和高压直流供配电系统的高速发展,电阻、电感、电容、半
2、导体整流元件等电子器件的精密度不断提升,绝缘强度稳步增长,承载电流不断增大,漏电流迅速减小,制造成本逐年下降,高压整流、稳流元器件的性价比逐步提高。加之多路协同控制信号的精准性、稳定性的增强,为多整流器件并联运行提供可靠保证,高压整流由不可能变为可能,220/380伏直流UPS电源应运而生。1.2 220/380伏直流UPS電源的简单应用(1)信息设备服务器的供给电源情况:数据中心的很多服务器机的内置电源,是由三相380伏市电交流电电源和储能蓄电池组的直流电源,经UPS电源降压、整流、升压、逆变、整形等多个环节正定后由UPS电源提供220/380伏交流电电源。(2)服务器内的电源情况:UPS电
3、源提供的220伏交流电在机内进行整流,整定为220V或48V的直流电源,进行直流分压稳压处理,有一个或多个转换器满足多级电压输出,用于各个支路、分路的不同电压等级的负载。(3)220/380伏直流UPS电源,对于220伏交流输入,且直接整流的计算机系统、服务器、光端机等其他与之配套的设备(例如通信和存储系统)可直接跨接使用,不需要进行升级改造。(4)220/380伏直流UPS电源远端应用,对于核心机房偏僻的外围设备,可采用直流220伏直流电源与信号线并行远端供电,其效果是:相对于低压直流电源输送距离远,投入小,性价比高。相对于市电220V电源相互干扰小,线路损耗小,电击电伤的概率大大降低。2数
4、据机房的改革方向2.1数据中心作为全球协作的特定设备网络,用来在internet网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。它包括计算机系统、通信系统、存储系统、服务器、光电转换器等,其电源电压等级无外乎直流48伏系列、直流24伏系列、直流12伏系列,及交流220伏等。现在国内运行的低压电网均是220/380伏交流电网,如果改为220/380伏直流UPS电源系统供电,可大大减少变配电环节所产生的危害,减少变配电环节所产生的无功损耗,由于储能蓄电池组直接并接在直流配电系统,即可消除谐波危害又可减少断电风险。因此,220/380伏直流UPS电源供电系统是数据中心机房下一步发展的一个方向。2
5、.2一般数据信息中心机房的配电方框图如图4。3方案试行为验证直流供电系统在整个运行过程中的优势,中国移动提供试点机房,采用的方案是:直流供电系统+直流服务器进行建设规划,以此验证整个系统的可靠性和效率,同时将制定移动集团企业标准,由某公司提供的336V直流UPS供电系统,已于2010年4月在中国移动深圳罗湖机房投入运行,并加载了浪潮的直流服务器,截至目前运行稳定。2012年,中国移动4项336V直流供电系统相关标准发布实施。同年12月,新型数据中心哈尔滨仓储式机房项目336V直流电源系统投入运营。2014年,中国移动哈尔滨和呼和浩特数据中心规模化应用336V直流供电系统。2015年1月,工信部
6、重点项目336V开关型整流器和336V直流电源系统行业标准报批。4数据中心220/380伏直流UPS系统优势4.1提高了可靠度随着国内数据中心机房的迅速发展,数据机房依托无单点故障路径的设计理念,以简单可靠的原则,带给客户一个可以“安心睡觉”的系统解决方案。4.2减少维护成本数据中心220/380伏直流系统采用模块化设计,减少不必要的环节来减少故障点,电池与主机并联供电,实现备用电源电池部分的最大效益,可预见非突发性故障,可以有计划地进行故障处理,大大减少维护成本,提升了客户的营运能力。4.3减少运行成本数据机房的运行成本中很重要的一环是效率问题,本身主设备的无功损耗就相当惊人,再加上供电设备的无功损耗,就更加惊人。有专业人士认为:“数据机房因为耗电惊人,如只是租赁业务那将是亏钱的,主要还是依靠数据业务”。如果在整个供电系统中减少交流UPS电源的DC/AC部分,以及服务器的AD/DC部分,将使整个系统效率提升10%。同时本身模块的利用率高,提升效率96%以上,是实现绿色节能机房的重要一步。5结论目前220/380伏直流UPS的系统方案在市场上还是新生儿,处于成长阶段,随着国内数据中心的建设和应用逐步推广,220/380伏直流UPS的方案与传统UPS方案比较优势明显,笔者相信以后会出现也来越多的应用案例,是不间断电源在数据中心的发展趋势。 -全文完-