未來(lái)數(shù)據(jù)中心UPS適用何種技術(shù)

當(dāng)前UPS已經(jīng)不單單是為了改善IT負(fù)載供電的可靠性而產(chǎn)生的供電設(shè)備，還為了持續(xù)不斷地追求可靠性，已經(jīng)完成了從產(chǎn)品到系統(tǒng)備份的演變，在目前的架構(gòu)下，進(jìn)一步追求可靠性顯得步履艱難。

此外，從產(chǎn)品到系統(tǒng)的演變?cè)谀撤N程度上是以高昂的建設(shè)成本和運(yùn)行成本為代價(jià)的，對(duì)于數(shù)據(jù)中心使用者來(lái)講，很難接受越來(lái)越高昂的成本。從建設(shè)的角度說(shuō)，系統(tǒng)的冗余就以為這投資的倍增;從運(yùn)營(yíng)商的角度來(lái)講，數(shù)據(jù)中心近年來(lái)最為火熱的話題就是“綠色和節(jié)能”，歸根到底就是數(shù)據(jù)中心使用者希望通過(guò)合理的方案降低數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行成本，主要指的是電費(fèi)開(kāi)支。

由于業(yè)務(wù)發(fā)展的階段性必然導(dǎo)致分階段的建設(shè)，而當(dāng)前的UPS分期建設(shè)遠(yuǎn)不如IT設(shè)備的投資靈活，并且UPS的建設(shè)步幅遠(yuǎn)大于IT設(shè)備建設(shè)。這樣就必然會(huì)導(dǎo)致資源浪費(fèi)或者利用不充分的情況。如何能夠使UPS的建設(shè)和IT設(shè)備的擴(kuò)容更加匹配和適應(yīng)，在當(dāng)前的UPS產(chǎn)品和方案的條件下是一個(gè)巨大的瓶頸。

高壓直流UPS

高壓直流(HVDC)UPS很有可能是UPS發(fā)展的下一個(gè)階段，不僅是因?yàn)楦邏褐绷鱑PS幾乎能夠合理傳承當(dāng)前所有UPS的熱點(diǎn)和技術(shù)前沿技術(shù)，也不僅是它能夠兼收傳統(tǒng)UPS和-48VDC通信電源之間所長(zhǎng)而摒棄其短，更重要的是它能夠在實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)UPS所有功能的基礎(chǔ)上更好地滿足負(fù)載供電的可靠性、經(jīng)濟(jì)性和適應(yīng)性。但是目前高壓直流UPS還面臨一系列問(wèn)題有待解決。

1、直流輸出電壓

對(duì)于目前標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器電源，其輸入電壓范圍是100~240±0.1VAC，可做以下簡(jiǎn)要計(jì)算。

(1)無(wú)PFC的服務(wù)器電源：

最高電壓為240+240×0.1=264VAC，峰值電壓為264×1.41=373V

最低電壓為100-100×0.1=90VAC，谷值電壓為90成義1.41=127V

(2)如果是帶有源功率因素校政的電源，其直流輸出大致為400V.業(yè)界目前針對(duì)這個(gè)電壓的范圍，有240V、350V和380V多種方案。

①380V方案。28節(jié)12V電池配置：浮充電壓為2.25/2V單體，總電壓為378V;終止電壓為1.70/2V單體，總電壓為286V.

理由：當(dāng)前IT設(shè)備基本都帶PFC功能，整流之后大致為400VDC.對(duì)服務(wù)器電源的其他器件沒(méi)有修改壓力，可以考慮放電到最低電壓286VDC.

②350V方案。26節(jié)12V電池配置：浮充電壓為2.25/2V單體，總電壓為351V;終止電壓為1.70/2V單體，總電壓為265V.

理由：兼顧IT設(shè)備電源(有/無(wú)PFC)，對(duì)服務(wù)器電源的其他期間沒(méi)有修改壓力等。

③240V方案。20節(jié)12V電池配置：浮充電壓為2.25/2V單體，總電壓為270V;終止電壓為1.70/2V單體，總電壓為204V.

理由：滿足當(dāng)前300V內(nèi)相關(guān)安規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，并且和傳統(tǒng)電力操作電源工作電壓范圍重合，配電系統(tǒng)相對(duì)成熟。

2、高壓電流斷路器

在電源系統(tǒng)中，斷路器(空氣開(kāi)關(guān))、保險(xiǎn)(熔斷器)、接觸器(繼電器)被廣泛使用。

這種披肩大度按照220/380VAC來(lái)設(shè)計(jì)，對(duì)于大容量的低壓塑殼斷路器，可以有限地用于直流環(huán)境。對(duì)于微型斷路器，工作電壓達(dá)到250VAC和60VDC比較困難。也有很多供應(yīng)商能提供125VDC/1P直流空開(kāi)，2P串聯(lián)能達(dá)到250VDC，這是因?yàn)殡娏ο到y(tǒng)、直流電源、軌道交通和電力機(jī)車、艦船等需求約220VDC.但是，300-400VDC的直流微型斷路器，目前很難找到，只有采用3P和4P串聯(lián)得到。同時(shí)125VDC/1P微型斷路器的報(bào)價(jià)也比普通型斷路器高近1倍，并且在市面上不易采購(gòu)。

3、安全問(wèn)題

-48VDC系統(tǒng)輸出的高壓值低于電氣安全標(biāo)準(zhǔn)中要求的安全低電壓閥值60VDC對(duì)人體比較安全。300VDC屬于高壓直流，必將對(duì)人體安全造成威脅，處了有基本絕緣和工作絕緣外，還需要保護(hù)絕緣乃至加強(qiáng)絕緣。對(duì)產(chǎn)品的絕緣、防護(hù)以及操作將提出嚴(yán)格的要求。

4、模塊帶點(diǎn)熱插拔問(wèn)題

模塊化冗余設(shè)計(jì)能大大提高系統(tǒng)能夠的可靠性。冗余的依據(jù)是新模塊能順利地加入和模塊出現(xiàn)故障時(shí)能順利及時(shí)退出系統(tǒng)。模塊的帶點(diǎn)熱插拔由于存在直流高壓，面臨與斷路器一樣的拉弧問(wèn)題。

5、標(biāo)準(zhǔn)缺位

在歐盟通信標(biāo)準(zhǔn)“ETSIEN3001323V1.2.1”(2003-08)的環(huán)境工程：通信設(shè)備輸入端的電源接口;第3部分：“整流供電、交流供電、高達(dá)400V直流供電”中，對(duì)這類電源的范圍、定義、接口、電壓范圍、過(guò)壓過(guò)流保護(hù)、接地、安全要求、EMC等有較為全面的規(guī)定。但是，IEC、國(guó)標(biāo)等權(quán)威機(jī)構(gòu)尚未就高壓直流UPS作出業(yè)界普遍遵循的條文。

6、產(chǎn)業(yè)整合

其實(shí)，上述高壓直流UPS面臨的技術(shù)問(wèn)題都有解決的方案，最大的問(wèn)題還在于產(chǎn)業(yè)鏈的整合。由于高壓直流UPS的演進(jìn)不僅涉及UPS行業(yè)，而且也涉及低壓配電產(chǎn)業(yè)、服務(wù)器等產(chǎn)業(yè)，各方面的利益不盡一致，這也需要時(shí)間進(jìn)行整合。