未來數(shù)據(jù)中心UPS適用何種技術(shù)

當前UPS已經(jīng)不單單是為了改善IT負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)的演變在某種程度上是以高昂的建設(shè)成本和運行成本為代價的，對于數(shù)據(jù)中心使用者來講，很難接受越來越高昂的成本。從建設(shè)的角度說，系統(tǒng)的冗余就以為這投資的倍增;從運營商的角度來講，數(shù)據(jù)中心近年來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合理的方案降低數(shù)據(jù)中心的運行成本，主要指的是電費開支。

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

高壓直流UPS

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

1、直流輸出電壓

對于目前標準的服務(wù)器電源，其輸入電壓范圍是100~240±0.1VAC，可做以下簡要計算。

(1)無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)界目前針對這個電壓的范圍，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：當前IT設(shè)備基本都帶PFC功能，整流之后大致為400VDC.對服務(wù)器電源的其他器件沒有修改壓力，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PFC)，對服務(wù)器電源的其他期間沒有修改壓力等。

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：滿足當前300V內(nèi)相關(guān)安規(guī)標準，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)相對成熟。

2、高壓電流斷路器

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

這種披肩大度按照220/380VAC來設(shè)計，對于大容量的低壓塑殼斷路器，可以有限地用于直流環(huán)境。對于微型斷路器，工作電壓達到250VAC和60VDC比較困難。也有很多供應(yīng)商能提供125VDC/1P直流空開，2P串聯(lián)能達到250VDC，這是因為電力系統(tǒng)、直流電源、軌道交通和電力機車、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125VDC/1P微型斷路器的報價也比普通型斷路器高近1倍，并且在市面上不易采購。

3、安全問題

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

4、模塊帶點熱插拔問題

模塊化冗余設(shè)計能大大提高系統(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)故障時能順利及時退出系統(tǒng)。模塊的帶點熱插拔由于存在直流高壓，面臨與斷路器一樣的拉弧問題。

5、標準缺位

在歐盟通信標準“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400V直流供電”中，對這類電源的范圍、定義、接口、電壓范圍、過壓過流保護、接地、安全要求、EMC等有較為全面的規(guī)定。但是，IEC、國標等權(quán)威機構(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，上述高壓直流UPS面臨的技術(shù)問題都有解決的方案，最大的問題還在于產(chǎn)業(yè)鏈的整合。由于高壓直流UPS的演進不僅涉及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，這也需要時間進行整合。