数据中心ups和高压直流区别性是什么?(深度好文推荐!)

数据中心ups和高压直流电时两种不同的供电方式，一般在数据中心电力系统设计时，会有专业工程师进行方案设计，如果不了解可以咨询专业工程师，此文章干货较多，建议有些基础比较好，遇上不懂之处建议多查询相关资料。

在数据中心发展史上，UPS和HVDC是两个不同的方向。后者虽然有很多优点，但由于需要对机柜进行特殊定制，目前主要用于一些标准化的超大型数据中心。

从行业应用历史来看，在整个供配电技术架构发生较大变化之前，UPS技术和HVDC技术仍将长期共存，但彼此会有进一步的提升和创新发展。

比如功率密度更高的80kVA/3U模块化智能UPS产品，在目前的技术架构下，相比传统的50kVA模块具有明显的应用优势，具备成熟推广的生态基础条件。

预计未来可能会有一个趋势，就是国内BAT和新兴互联网公司可能会优先学习谷歌48V+BBU锂电池组的供配电技术架构。

高压DC和交流不间断电源的比较：

3.1技术方面

(1)可靠性大大提高

引入高压DC供电技术的主要目的是提高系统的安全性。UPS系统本身只有并联主机的冗余备份，系统组件多为串联关系。它的可用性是每个组件可靠性的结果，整体可靠性低于单个组件。

与DC系统相比，该系统的并联整流模块和电池组是冗余的，不可靠性是多部件的结果，整体可靠性高于单个部件。理论计算和运行实践表明，DC系统的可靠性远高于不间断电源系统。一个例子是，几乎没有大型DC系统瘫痪的事故。

(2)效率大大提高

目前大量使用的UPS主机多为在线双转换型，当负载率大于50%时，转换效率与开关电源相近。然而，一个不容忽视的现实是，为了保证UPS系统的可靠性，UPS主机全部以n^1(n=1，2，3)模式运行。此外，由于后端负载输入的谐波和波峰因素的影响，UPS主机无法满足运行要求。一般UPS单机设计最大稳定运行负荷率仅为35~53%。

但由于后端设备的虚拟功耗和业务发展的影响，很多UPS系统通常在中后期达到设计负载率，甚至根本达不到设计负载率。单台UPS主机长时间以极低的负载率运行，其转换效率通常在80%以上。当UPS负载率超过30%时，转换效率超过90%，最高为93%。

对于DC供电系统来说，由于其模块化结构，监控模块、监控系统或现场值班员可以根据输出负载的大小灵活控制模块的启动和运行次数，使整流模块的负载率始终保持在较高水平，从而使系统的转换效率保持在较高水平。(3)输入参数大大提高

现场测试表明，常用的12脉波在线双转换UPS主机的输入功率因数通常为0.8~0.9，最大值仅为0.95，输入电流的谐波含量通常在7.5%左右。

相应地，由于PFC电路(功率因数调节)的应用，在额定条件下，开关整流模块的输入功率因数通常在0.99以上，输入电流的谐波含量通常在5%以下。

输入参数改善的直接效果是可以大幅降低前端设备的容量，前端低压配电柜不再配备电抗器，从而降低补偿电容的耐压要求。

(4)承载能力大大提高

UPS系统的有载容量受两个因素的制约。一个是负载的功率因数。以国内某大型UPS厂商的某型主机为例，当输出功率因数为0.5(容性)时，其最大允许负载率仅为50%;第二，负载的峰值电流系数。UPS主机的设计波峰因数一般为3。如果负载的峰值电流系数大于3，UPS主机的容量将会减少。

对于DC系统，不存在功率因数问题。由于与内阻极低的大容量电池组并联，且整流模块有大量剩余(充电和备用)，其电流峰值系数高的负载能力很强，无需专门考虑安全剩余容量。

(5)切割改造更方便

对于由UPS供电的设备，除非使用双电源或专门配备STS设备，否则只能通过断电进行切换。对于重要的系统来说，这是无法忍受的。更麻烦的是，一些没有厂家支持的老设备，关机后很可能无法重启。

只要DC电源的输出电压和极性相同，就可以连接在一起，从而实现不间断切换，非常容易做到。

3.2投资和建设

电力系统投资包括UPS电源(高压DC)、前端电源(市电、油机)、机房。以成都某运营商最近建成的一个机房为例进行对比分析。机房同层布置4套400KVA11UPS系统，由高压DC供电，需要54套50KW系统。

UPS电源(高压DC):采用UPS方案的每套系统投资约250万元，采用高压DC电源时，5套DC系统投资超过160万元。DC系统的投资仅为UPS方案的2/3，主要原因是没有UPS柜，只接交流整流输入电缆，没有旁路回路电缆。前端供电：粗略估计，采用高压DC方案，商用电源和油机供电系统可减少约20~25%。

机房：采用UPS方案和高压DC供电方案，占用机房面积基本相同。但采用高压DC供电方案时，开关电源安装区机房的负荷要求远低于UPS机房，粗略估算，机房土建费用降低10%左右。

加权上述投资后，高压DC供电方案总投资减少约30%。需要注意的是，采用高压DC供电方案，不仅可以分阶段搭建电力系统，还可以根据需要分阶段搭建系统的电源模块。考虑投资折现率后，高压DC供电方案的投资节约率将更加明显。

3.3维护成本

运维成本主要包括电费和维护费。随着转换效率的提高，高压DC电源将大大节约用电成本。在维护成本方面，高压DC电源采用的整流器模块化结构非常便于现场更换，DC供电系统的可靠性远高于交流UPS系统，因此维护概率大大降低。

240伏高压DC技术与传统不间断电源技术的区别：

1.采用功率MOS高频软开关技术的240伏高压DC效率可达96%以上，高于采用晶闸管或IGBT的传统UPS，且体积更小

2.电池直接挂在输出总线上，可靠性更高，可在线扩展、无掉电切换等。

3.拓扑结构简单，可靠性高

4.模块化设计，按需配置，投资同时增长

5.模块热插拔维护，像更换硬盘一样更换故障模块，减少对制造商维保服务的依赖

6.节能睡眠技术可以大大提高轻负载下的系统效率，降低机房的初始运行能耗

7.高压DC输入功率因数高，谐波小，输出负载率可高于UPS，可降低柴油发电机容量等。

8.高压DC比传统UPS更安全，因为输出是浮动的，即使误遇到单极母线电压，电击电压也只有135V，几乎是交流的两倍低，交流220Vac正弦波峰值电压高达314V，也高于高压DC270VV

9.240伏高压DC技术易于并行化

10.240V高压DC可以直接用于大部分标准交流设备(不是380V高压DC等其他电压等级)，IT设备不需要定制电源和设备改装，更容易普及。

目前，大型数据中心的IT设备正在积极采用新的供电方式，进一步降低供电损耗。一种是IT设备的电源由原来的双向UPS电源改为单向UPS电源，另一种方式是市电直供。正常情况下，两者共同给设备供电，市电故障时，UPS单独供电;

一种方式为240伏高压DC电源，另一种方式为市电直供，故障时由DC供电系统供电;更激进的工作模式是在市电正常时，只使用UPS或HVDC作为备用，供电效率进一步提高。

但据台湾，同行介绍，这种方式存在一定的安全隐患，已有UPS在使用中切换失败的案例(市电质量下降，不符合IT负荷要求，但无法满足UPS启动条件)。个人观点：UPS和高压DC纯备用电源具有负荷突增的特点，对设备要求高。建议在小范围内长期试用，然后有限推广。