供配電系統是數據中心的生命線,要建一個好的數據中心機房,首先必須有一個高質量的供配電系統。目前Tier4架構、2N系統、旁路模式、市電直供+UPS備份等等越來越多的供配電系統正在被行業吸納采用,針對這一紛紜復雜的態勢,應該如何看待未來供配電系統的發展趨勢呢?
信息通信行業嚴格來劃分是一個分等級的供電保障體系,不同的設備有不同的供電要求,電源是為主設備服務的,所以要考慮主設備需要什么電,要供給它什么電。未來的市場是一種細分的市場,各種不同的供電取決于不同的供電需求,理想的想法是希望今后在數據中心建設中少用塔式UPS,而用模塊化UPS替代,提高可維護性,從而提供整個系統可用性。
前面的30多年里面,48V供電系統一直是主流,安全可靠,非常成熟,當時功率密度相對比較低,現在數據中心的發展,要求高功率密度,在這種情況下,48V供電系統因為電壓比較低,電流比較大,就會遇到困難,提升電壓一直是我們想做的事情。
現成的方案就是交流UPS,UPS歷經五六十年的發展,非常可靠穩定成熟,但是現代數據中心的功率密度不斷在提高,220V的交流電壓也相對偏低,能不能更高?比如336V的直流的方案,現在做336V在推進上面有一定的難度,如果真要用這個技術,可能會增加銷售成本,因為做的量不夠,必須要用很大代價把這個技術推進。同時我們也研究混合供電,一路市電,一路保障電源。哪種未來占主流,應該是各有領域,分不同的場景,有不同的應用。
將來的UPS和高壓直流會是一個并存的關系,在不同的領域,根據不同的需求,各自有生存的條件,同時最終還要看服務器電源的發展,目前UPS與高壓直流是否存在替代不替代,現在下結論還為時過早。
從去年開始,UPS和HVDC,甚至48V、12V在數據中心的供電在業界有大量的提法,也有各種應用。華為針對這四種架構進行了深入的研究,包括可靠性,成本分析,以及未來應用場景的對比。根據應用的不同主要分為四大類:集中供電房間級,模塊化數據中心,機架供電以及服務器的供電,最后總結出,48V和12V在機架的供電和服務器的供電更合適,因為功率小,供電距離相對較短。在集中供電和模塊化數據中心供電未來主流還會是UPS和HVDC共存。
50多年來,隨著功率半導體器件和電力電子技術的進步,UPS設備經歷了由帶多個輸出工頻變壓器到單個輸出工頻變壓器的演變過程,而性能更好的大功率IGBT器件和更先進的控制技術的出現,為UPS設備從根本去掉輸出隔離變壓器創造了基礎條件,使其在模塊化、高頻化、節能化和小型化方面取得了長足的進展,集中體現了UPS電路技術的進步,代表著UPS技術的發展方向。