高壓直流供電系統(tǒng)替代UPS可行性較強(qiáng)

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

      中國(guó)聯(lián)通合肥市分公司擁有基站1000個(gè)左右以及6個(gè)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(duì)未來(lái)通信網(wǎng)絡(luò)供電系統(tǒng)新需求，合肥聯(lián)通已經(jīng)對(duì)包括HVDC在內(nèi)的電源技術(shù)進(jìn)行深入研究和學(xué)習(xí)。通過(guò)與傳統(tǒng)通信機(jī)房供電系統(tǒng)UPS（不間斷電源）進(jìn)行對(duì)比，我們發(fā)現(xiàn)HVDC供電系統(tǒng)在投資、可靠性、運(yùn)營(yíng)成本等方面優(yōu)勢(shì)顯著。

      傳統(tǒng)UPS存在四大問(wèn)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(lái)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(tái)UPS都必須能夠帶起全部負(fù)荷，雙機(jī)冗余UPS系統(tǒng)負(fù)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(jī)利用率低的缺點(diǎn)。

      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(jī)房前期建設(shè)投入大、負(fù)荷規(guī)劃浪費(fèi)，而且后期系統(tǒng)擴(kuò)容難度大。UPS帶來(lái)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(jī)支撐能力削弱，影響到整個(gè)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(wèn)題，增加了UPS的無(wú)功損耗，降低了系統(tǒng)的可靠性。

      UPS應(yīng)急保障和可維護(hù)性差。UPS在線維修復(fù)雜、在線擴(kuò)容困難、割接難度大，不同設(shè)備型號(hào)、不同系統(tǒng)間無(wú)法實(shí)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(duì)于某些通信負(fù)載，低質(zhì)量的市電可能對(duì)設(shè)備的安全運(yùn)行帶來(lái)嚴(yán)重故障隱患，而且后備蓄電池組被隔離開，起不到保護(hù)作用。

      -48Vdc系統(tǒng)無(wú)法滿足大功耗通信機(jī)房要求。近年來(lái)由于數(shù)據(jù)通信的發(fā)展非常迅速，機(jī)房耗電量越來(lái)越大，目前單機(jī)架功耗增加很快，某通信機(jī)房實(shí)測(cè)單機(jī)架功耗達(dá)9~12kW/架，有些單機(jī)架高達(dá)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(jìn)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(duì)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(fù)載重的機(jī)房。該技術(shù)可推廣性強(qiáng)，適合通信機(jī)房新建及改造。

      HVDC比傳統(tǒng)的UPS少一個(gè)DC/AC逆變器及服務(wù)器機(jī)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(rèn)可。以向一個(gè)10kW的數(shù)據(jù)設(shè)備供電為例，我們進(jìn)行了兩種供電模式對(duì)比試驗(yàn)。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(fèi)約34018元（人民幣，以下同）。

      在成本減少方面，我們對(duì)建設(shè)傳統(tǒng)1+1冗余120kVA UPS和2套50kW高壓直流電源（100kW）進(jìn)行分析對(duì)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(jī)房面積減少24.22%；系統(tǒng)運(yùn)營(yíng)成本低16.22%，年可節(jié)省26.91萬(wàn)元。