數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)構(gòu)架的核心是不間斷供電系統(tǒng),，組成該系統(tǒng)的主要設(shè)備有交流UPS或直流HVDC,。為滿足數(shù)據(jù)中心不同可靠性等級的供電要求,，目前業(yè)界采用不同的不間斷供電構(gòu)架解決方案。

對于Tier I級機(jī)房供電系統(tǒng),，不間斷電源系統(tǒng)配置無冗余。對于Tier II級機(jī)房供電系統(tǒng),，不間斷供電則采用設(shè)備多機(jī)并聯(lián)冗余方案,，即“N＋X”不間斷冗余供電系統(tǒng)。其中“N”為擴(kuò)容系統(tǒng),，“X”為冗余并機(jī)數(shù)量,，不間斷供電設(shè)備常見形式為交流UPS。事實(shí)上,，如果設(shè)計(jì)采用直流不間斷供電系統(tǒng),，直流HVDC也適用。對于規(guī)模較大,、可靠性要求較高的Tier III級或Tier IV級機(jī)房供電系統(tǒng),，不間斷供電系統(tǒng)則采用“2N”供電系統(tǒng)?！?N”供電系統(tǒng)不但實(shí)現(xiàn)了不間斷供電功能,，還大幅度提高了不間斷供電系統(tǒng)的可靠性。另外,，為進(jìn)一步提升可靠性,，每路不間斷供電回路中還可以采用“N＋X”設(shè)備冗余,。

根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)要求，數(shù)據(jù)中心交流配網(wǎng)市電有采用雙重電源,、兩回線路供電的方式,。對于“2N”不間斷供電系統(tǒng)，由于兩路供電均完全采用相同的供電回路,，因此供電系統(tǒng)可靠性最高,。不過“2N”不間斷供電系統(tǒng)成本也相應(yīng)最高，另外考慮到數(shù)據(jù)中心巨大的耗電量和國家“雙碳”目標(biāo),，近年來各互聯(lián)網(wǎng)公司和運(yùn)營商也在供電架構(gòu)設(shè)計(jì)上注重可靠的前提下開始兼顧經(jīng)濟(jì)性,。

數(shù)據(jù)中心不間斷供電構(gòu)架發(fā)展趨勢

數(shù)據(jù)中心“2N”不間斷供電系統(tǒng)構(gòu)架為IT負(fù)載配置兩路不間斷供電回路，不間斷供電回路中的UPS設(shè)備可以是交流UPS也可以是直流HVDC,，但采用交流UPS較為常見,，主要差異在于電池掛接位置不同。該供電系統(tǒng)最主要的特點(diǎn)是能大程度滿足IT設(shè)備不間斷供電可靠性要求,。

數(shù)據(jù)中心2N不間斷供電構(gòu)架

數(shù)據(jù)中心“市電直供＋UPS／HVDC”不間斷供電構(gòu)架

在確?？煽啃缘那疤嵯拢瑸榱藢?shí)現(xiàn)供電節(jié)能的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行目的,，用市電直供替代其中一路不間斷供電,，形成了數(shù)據(jù)中心“市電直供＋UPS／HVDC”不間斷電源構(gòu)架。不間斷供電回路中的UPS設(shè)備可以是交流UPS也可以是直流HVDC,，但采用直流HVDC較為常見,。與2N系統(tǒng)不同點(diǎn)在于，該供電構(gòu)架只有一路為不間斷供電電源,，另一路是沒有不間斷設(shè)備保護(hù)的市電,。

由于將市電直供給負(fù)載，則交流電網(wǎng)輸入的雷擊,、浪涌,、諧波、閃斷等電能質(zhì)量問題將直接傳導(dǎo)給負(fù)載,，可能引起負(fù)載運(yùn)行問題,。

考慮到數(shù)據(jù)中心變配電系統(tǒng)建設(shè)模式存在效率低、損耗大,、占地面積大,、建設(shè)運(yùn)維復(fù)雜和初期投資成本高等痛點(diǎn)，數(shù)據(jù)中心向更緊湊,、占地面積更小,、更高效、易部署的方向發(fā)展，將原供電構(gòu)架中的變壓器,、配電,、不間斷電源集成起來，形成了數(shù)據(jù)中心“中壓直供”集成式不間斷電源,。該電源構(gòu)架中,，不間斷電源將10kVac的配電、隔離中壓變壓,、模塊化不間斷電源和輸出配電等環(huán)節(jié)進(jìn)行了柔性集成,。相比傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的供電方案，占地面積減少50％,，其設(shè)備和工程施工量可節(jié)省40％,，架構(gòu)簡潔、可靠性高,。蓄電池單獨(dú)安裝,，系統(tǒng)容量可以根據(jù)需求進(jìn)行靈活配置。

數(shù)據(jù)中心“中壓直供”集成式不間斷供電構(gòu)架

單從配電與功率變換級數(shù)來看,，“中壓直供”集成式不間斷電源與傳統(tǒng)供配電方案相比主要是整合了交流配電部分環(huán)節(jié),，使得整個(gè)供配電系統(tǒng)更為緊湊，但其實(shí)并沒有減少功率變換級數(shù),。由于相對傳統(tǒng)方案更加緊湊,，因此該方案具有高效率、高可靠性,、高功率密度、高功率容量,、兼維護(hù)方便等特點(diǎn),，此外還具有：

模組化、預(yù)制化：產(chǎn)品工廠完成加工,，標(biāo)準(zhǔn)接口,，現(xiàn)場安裝，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的快速部署,；

標(biāo)準(zhǔn)化：直流,、交流方案統(tǒng)一，變壓器,、電源模塊通用,，靈活組合，自由搭配,，可以很方便滿足數(shù)據(jù)中心不間斷供電系統(tǒng)電源的各種需求,；

可維護(hù)性：在市電＋不間斷電源應(yīng)用中，由于方案統(tǒng)一，可以通過雙系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)母聯(lián),，完成各項(xiàng)設(shè)備例行檢修,、維護(hù)、改造,、變更,、擴(kuò)容等相關(guān)需求；

智能化：通過集成綜合監(jiān)控實(shí)時(shí)掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀況,，對故障進(jìn)行快速定位與維護(hù),，同時(shí)具有預(yù)警功能，實(shí)現(xiàn)主動式運(yùn)維管理,，能夠?qū)⒐收戏阑加谖慈弧?/p>

“中壓直供”集成式不間斷電源,，最早以阿里“巴拿馬”電源為代表，近年各電源廠商也逐步跟進(jìn),。科華數(shù)據(jù)推出的“云動力”中壓直供集成式不間斷電源,，電源采用移相變壓器取代工頻變壓器，并從10kVac到240Vdc整個(gè)供電鏈路做到了優(yōu)化集成,。它是把數(shù)據(jù)中心和通信機(jī)房內(nèi)把交流10kV輸入直接變換到直流240V／336V的電源,，它集成了原有的10kV交流配電、變壓器,、低壓配電,、240V／336V直流供電系統(tǒng)和輸出配電單元等設(shè)備及相關(guān)配套設(shè)施。具備高效率,、安全,、可靠、節(jié)省空間,、低成本,、易安裝和易維護(hù)等顯著優(yōu)勢，完全匹配大型,、超大型數(shù)據(jù)中心和通信機(jī)房配電及不間斷電源系統(tǒng)的需求,。

實(shí)際上，不間斷供電回路中的UPS設(shè)備可以是直流HVDC也可以是交流UPS,。以科華數(shù)據(jù)的“云動力數(shù)據(jù)中心預(yù)制化不間斷電源”為代表,，系統(tǒng)采用傳統(tǒng)變壓器集成交流UPS，實(shí)現(xiàn)10kVac到220Vac整個(gè)供電鏈路集成輸出,。

科華“云動力”預(yù)制式化電源