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UPS电源随着工业界对HVDC连续电力系统数据中心能耗的日益重视

时间:2020-06-24 14:38  来源:未知   作者:admin   点击:

 高压直流不连续电力系统

  虽然各国的城市电源都是交流的,但其设备内部使用直流电源,这就为直流电源提供了可能。事实上,通信行业几十年来一直使用直流48V电源,电力行业也长期使用直流220伏作为断路器等设备的操作和控制电源(直流屏)。

  传统的UPS设备存在效率低、可靠性差、灵敏度和可扩展性差、故障后难以修复等问题,因此业界不断寻找换UPS的方案。 现有主流的高压直流电源系统图与通信行业的48V直流系统架构有着根本的不同。与传统的双变换在线UPS系统的主要区别在于取消了逆变环节,将电池连接到直流母线上,与整流器并联,同时为it设备供电。由于直流电源拓扑结构简单,故障率低于ups。

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  由于模块化设计,它可以在线维护。 分布式不连续电力系统 UPS或HVDC通常采用集中供电方案。集中式系统的优点是可以完成资源共享,降低成本。集中式系统的缺点是系统故障范围广、影响大。一种 UPS还有一个小规模的分布式供电计划。然而,与集中式大型UPS系统相比,多个小型分布式电源系统具有小型计算机多、问题多、成本高等特点。因此,大中型数据中心将不再采用分布式UPS系统。 尽管存在上述问题,但分布式不连续电力系统的研究从未停止过。Google和Facebook都在探索分布式间断电源系统在IDC数据室的应用。

  1、 谷歌是第一家停止服务器自主开发和定制的互联网公司,也是第一家放弃集中式UPS电源计划,将电池分配给每台服务器的直流12V输出。当主电源正常时,将服务器的输入电源转换为DC12V向服务器主板供电,同时为电池提供浮充电源。主电源切断后,DC12V母线并联电池继续向主板供电,直到柴油发电机启动后交流电源恢复。谷歌早期的铅酸电池供电,由于服务器内部温度高导致铅酸电池故障率高,于是改为锂电池计划。电池的备用时间为分钟(通常为1-3分钟)。该方案的优点是大大简化了it设备的前端供电系统,缺点是服务器对电源需求的深度定制。

  2、 Facebook自建数据中心供电系统采用DC48V离线备份系统。每6台9kw柜配置1台铅酸蓄电池柜,输出DC48V,服务器电源采用ac277v和DC48V双输入。当电源正常时,作为主电源。电源插入后,电池输出DC48V为服务器供电。电池备份时间为45秒。该方案的系统效率相当于240V高压直流离线方案和DC12V分布式系统。

  3、 随着工业界对数据中心能耗的日益重视,近年来我国出现了一种新型的分布式DC240V供电设备。同时采用线下计划。当电源正常时,直接输出电源。断电后,内部锂电池提供DC240V输出。该方案的优点是不需要对it设备进行定制,只需要与DC240V电源兼容即可。缺点是电源在AC220V和DC240V之间有一个开关,降低了系统的可靠性;锂电池串联数量多,单电池故障会影响系统的可靠性。从实际应用效果来看,某互联网公司租用的数据中心一年内发生10次以上的停电事故,说明该架构需要改进。 未来发展趋势 在过去,双变换在线式UPS作为一种非常精密的设备,虽然消除了电能质量问题,但却带来了6-10%的功率损耗和低可靠性。

  在冗余能够提高系统的可靠性后,UPS进行了主备电源、N+1冗余并联、双总线、分布式冗余等方案,相应地带来了成本和能耗的进一步提高。 为了防止UPS设备故障率高的问题,国内提出并部署了一套DC 240V电源系统,大部分IT设备可以直接与直流电源兼容。

  有三种趋势:

  一、 从联机到脱机。UPS电源、DC48V备用电池、DC12V备用电池、DC240V备用电池等的eco形式本质上是离线供电,降低了电源成本和运行损耗。

  二、 从集中到分布。随着锂电池等新型储能设备的发展和大数据时代对服务器的快速部署和敏感扩展的需求,间断供电设备正从集中式向分布式发展。

  三 、未来数据中心电源发展的总体趋势是从高压/集中式/交流大ups向低压/分布式/直流小ups发展,从机房外的集中式铅酸电池向IT机柜内的小型(锂)电池发展,从化石能源向绿色能源发展

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