模塊化UPS與數據中心供配電架構的發展方向

站在(zai)行業的(de)角度，模(mo)(mo)塊化UPS有哪些(xie)特性尤其深(shen)受用戶(hu)喜歡?模(mo)(mo)塊化UPS在(zai)逐步(bu)成為應(ying)用主流的(de)過程中，用戶(hu)有哪些(xie)或深(shen)或淺的(de)顧慮?未來十年(nian)，UPS、HVDC和(he)低(di)壓直流是否(fou)會(hui)在(zai)數(shu)據中心(xin)的(de)供(gong)配電(dian)系(xi)統里三(san)足鼎立?

“隨(sui)需擴容”、“易維(wei)護(hu)”

成為模塊化(hua)UPS最大優勢

根(gen)據300多位(wei)行(xing)業用戶、專家、學者票(piao)選的(de)結果來看(kan)，在數據中心建(jian)設(she)中，隨需擴容、易維護(hu)、高(gao)效率、高(gao)可用性以及占地小成(cheng)為模塊(kuai)化UPS最大(da)的(de)優(you)勢。

近年來(lai)隨(sui)著云計算等(deng)IT業務的(de)(de)飛速發展，機房服(fu)務器、計算機類(lei)設備(bei)供電(dian)(dian)(dian)需(xu)求不斷提高(gao)，現(xian)代數(shu)據(ju)中(zhong)心的(de)(de)建設越來(lai)越多，系統(tong)數(shu)量越來(lai)越龐大，但是(shi)數(shu)據(ju)中(zhong)心建設中(zhong)電(dian)(dian)(dian)源的(de)(de)配置與業務的(de)(de)發展匹(pi)配度(du)不是(shi)很(hen)高(gao)，在這(zhe)種情(qing)況下，隨(sui)需(xu)擴容(rong)的(de)(de)需(xu)求就迫在眉睫。如果電(dian)(dian)(dian)源設備(bei)不能(neng)隨(sui)需(xu)擴容(rong)，那么(me)一是(shi)會增加(jia)一次(ci)性的(de)(de)建設投資(zi)，二是(shi)在低負載運(yun)行情(qing)況下效率(lv)不高(gao)，會增加(jia)運(yun)營成本。

除此之外，塔式機(ji)(ji)擴(kuo)容需要購(gou)買整臺新(xin)機(ji)(ji)、將(jiang)機(ji)(ji)器安裝到位、將(jiang)系統(tong)(tong)中其(qi)他UPS轉旁路后把新(xin)機(ji)(ji)接入系統(tong)(tong)，整個步驟中不僅投資高、安裝時間長，而(er)且(qie)在并入新(xin)機(ji)(ji)時由于整個系統(tong)(tong)處(chu)于旁路狀態(tai)，存在市電(dian)中斷導致負載掉電(dian)的(de)(de)風險。而(er)模(mo)塊化只要初(chu)期(qi)規劃好配(pei)電(dian)系統(tong)(tong)，就(jiu)可以通過增加模(mo)塊來匹配(pei)負載的(de)(de)提(ti)升(sheng)，且(qie)在擴(kuo)容過程中保障對原有負載的(de)(de)不間斷供電(dian)。

易維(wei)(wei)護是模(mo)塊化UPS最大的優勢，對用戶來講(jiang)，能不(bu)能方便的維(wei)(wei)護非常關鍵，特別發生故障后要(yao)能迅(xun)速維(wei)(wei)護，最好運維(wei)(wei)人員可自行維(wei)(wei)護而無需聯系廠家，目前來看，模(mo)塊化UPS最符合這(zhe)一要(yao)求。

打(da)消“成本”與“多(duo)模塊并聯(lian)可(ke)靠性”的(de)顧(gu)慮

正因為(wei)(wei)具有如此眾(zhong)多(duo)的優點，目前主流UPS廠商都已發布模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)UPS，越(yue)來(lai)越(yue)多(duo)的用(yong)戶也已經(jing)或正在考慮(lv)使(shi)用(yong)模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)UPS建設新數據中(zhong)心。在這個(ge)過程里(li)面(mian)，用(yong)戶有哪些顧慮(lv)?且這些顧慮(lv)是否(fou)會成為(wei)(wei)制(zhi)約模(mo)(mo)塊(kuai)化(hua)UPS在市場(chang)上繼續高歌猛進的瓶頸呢?

根據(ju)投票調查來看，成本考(kao)量(liang)以40.4%的最大占比首當其沖(chong)，而系統復雜以及(ji)多模塊并聯的可靠(kao)性分為以27.7%和23.4%位居(ju)第二和第三。針對這個結果，我(wo)們從不同角(jiao)度做了如下深入剖析。

由(you)于模塊化(hua)UPS具備供電高(gao)可(ke)靠性的特點，不論是(shi)關鍵(jian)器件、架構還是(shi)系統，模塊化(hua)UPS均采用雙冗余(yu)方式(shi)(shi)，從(cong)自(zi)身物料成本來看，確實比高(gao)頻(pin)塔式(shi)(shi)機(ji)(ji)稍貴，但是(shi)由(you)于模塊化(hua)UPS效率更高(gao)，節省運(yun)營(ying)成本;同時模塊化(hua)UPS簡單易(yi)運(yun)維(wei)，維(wei)護成本遠低于高(gao)頻(pin)塔式(shi)(shi)機(ji)(ji)。因此從(cong)整體系統投(tou)資看，模塊化(hua)UPS的總成本會低于高(gao)頻(pin)塔式(shi)(shi)機(ji)(ji)。

實際上，隨著技術(shu)化(hua)的革命(ming)和市場的不斷發展，在(zai)選擇(ze)模塊化(hua)UPS的時候(hou)大可(ke)不必(bi)顧慮成(cheng)本(ben)問題(ti)。得益(yi)于邊(bian)成(cheng)長邊(bian)擴容(rong)的特點，且(qie)在(zai)整(zheng)個生(sheng)命(ming)周(zhou)期內具備高效率、易維護性等(deng)優異特性，相比傳統塔式UPS，模塊化(hua)UPS具備了更低的TCO。

在以(yi)往的(de)(de)(de)交流(liu)過程中，很多(duo)客戶對(dui)于(yu)多(duo)模塊并聯(lian)的(de)(de)(de)環流(liu)參數特別關(guan)心，作為關(guan)鍵的(de)(de)(de)核心技(ji)術，如果能解決這個(ge)問題，客戶很大程度上會(hui)打消對(dui)于(yu)多(duo)模塊并聯(lian)的(de)(de)(de)顧慮，相信模塊化UPS會(hui)有(you)更大的(de)(de)(de)市場前景。

未來(lai)10年，供配(pei)電(dian)系統的(de)發(fa)展(zhan)趨勢

供配電(dian)系(xi)(xi)統(tong)是數(shu)據(ju)中(zhong)心的(de)(de)生命線(xian)，要建一個好(hao)的(de)(de)數(shu)據(ju)中(zhong)心機房，首(shou)先(xian)必須有一個高質量的(de)(de)供配電(dian)系(xi)(xi)統(tong)。目(mu)前Tier4架構、2N系(xi)(xi)統(tong)、旁路模(mo)式、市(shi)電(dian)直供+UPS備份等等越(yue)來越(yue)多的(de)(de)供配電(dian)系(xi)(xi)統(tong)正在被(bei)行業吸納采用，針(zhen)對這一紛紜復雜的(de)(de)態勢，應該(gai)如(ru)何看(kan)待未來供配電(dian)系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)發(fa)展趨勢呢(ni)?

信息通(tong)信行業嚴格(ge)來劃分(fen)是一(yi)個(ge)(ge)分(fen)等(deng)級(ji)的(de)(de)供(gong)電(dian)(dian)保障(zhang)體系(xi)(xi)，不(bu)(bu)同的(de)(de)設備有(you)不(bu)(bu)同的(de)(de)供(gong)電(dian)(dian)要求(qiu)，電(dian)(dian)源是為主設備服務的(de)(de)，所以要考(kao)慮主設備需(xu)要什么(me)電(dian)(dian)，要供(gong)給它什么(me)電(dian)(dian)。未來的(de)(de)市場(chang)是一(yi)種細分(fen)的(de)(de)市場(chang)，各種不(bu)(bu)同的(de)(de)供(gong)電(dian)(dian)取決(jue)于(yu)不(bu)(bu)同的(de)(de)供(gong)電(dian)(dian)需(xu)求(qiu)，理想的(de)(de)想法是希(xi)望今(jin)后在數(shu)據中心建設中少用(yong)塔式UPS，而用(yong)模塊化UPS替代，提(ti)高可(ke)維護性，從(cong)而提(ti)供(gong)整個(ge)(ge)系(xi)(xi)統(tong)可(ke)用(yong)性。

前面的30多(duo)年里面，48V供電系統(tong)(tong)一直(zhi)是主流，安全可靠，非常成熟，當時功(gong)率(lv)密度相對(dui)比較低，現在(zai)數據中(zhong)心(xin)的發(fa)展(zhan)，要(yao)求(qiu)高(gao)功(gong)率(lv)密度，在(zai)這種情況下，48V供電系統(tong)(tong)因為電壓比較低，電流比較大，就會遇到(dao)困難，提(ti)升電壓一直(zhi)是我們想做的事情。

現成(cheng)的(de)(de)方案就是(shi)(shi)交(jiao)(jiao)流UPS，UPS歷經五六十年的(de)(de)發展，非常可靠穩定成(cheng)熟，但是(shi)(shi)現代(dai)數據中(zhong)心(xin)的(de)(de)功率密度不斷在(zai)提高(gao)，220V的(de)(de)交(jiao)(jiao)流電(dian)壓也相對偏低，能(neng)不能(neng)更高(gao)?比如336V的(de)(de)直流的(de)(de)方案，現在(zai)做336V在(zai)推進(jin)上面有(you)一(yi)定的(de)(de)難度，如果真要用這(zhe)個技術，可能(neng)會增加銷售成(cheng)本，因(yin)為做的(de)(de)量不夠，必(bi)須(xu)要用很大代(dai)價把這(zhe)個技術推進(jin)。同時我們也研究混合供電(dian)，一(yi)路市電(dian)，一(yi)路保障電(dian)源(yuan)。哪種未(wei)來占主流，應(ying)該(gai)是(shi)(shi)各(ge)有(you)領域，分(fen)不同的(de)(de)場景，有(you)不同的(de)(de)應(ying)用。

將來的(de)(de)UPS和(he)高壓(ya)直流會是一個并存(cun)的(de)(de)關系(xi)，在不同的(de)(de)領域，根據不同的(de)(de)需求，各自有生存(cun)的(de)(de)條件，同時(shi)最終還要看服(fu)務器電源的(de)(de)發(fa)展，目前(qian)UPS與(yu)高壓(ya)直流是否存(cun)在替(ti)代不替(ti)代，現在下(xia)結(jie)論還為時(shi)過早(zao)。

從去(qu)年開(kai)始，UPS和(he)(he)HVDC，甚至(zhi)48V、12V在(zai)(zai)數據中心的(de)(de)供(gong)電(dian)在(zai)(zai)業界有(you)大量的(de)(de)提法，也有(you)各種應(ying)用。華為(wei)(wei)(wei)針對(dui)這四(si)種架(jia)構進行了深入的(de)(de)研(yan)究，包括(kuo)可靠性(xing)，成(cheng)本分析(xi)，以及未來應(ying)用場景的(de)(de)對(dui)比。根據應(ying)用的(de)(de)不同主要分為(wei)(wei)(wei)四(si)大類：集(ji)中供(gong)電(dian)房間級，模塊化數據中心，機架(jia)供(gong)電(dian)以及服務器(qi)的(de)(de)供(gong)電(dian)，最后(hou)總結(jie)出，48V和(he)(he)12V在(zai)(zai)機架(jia)的(de)(de)供(gong)電(dian)和(he)(he)服務器(qi)的(de)(de)供(gong)電(dian)更合適(shi)，因為(wei)(wei)(wei)功率小，供(gong)電(dian)距(ju)離(li)相對(dui)較短。在(zai)(zai)集(ji)中供(gong)電(dian)和(he)(he)模塊化數據中心供(gong)電(dian)未來主流(liu)還(huan)會(hui)是UPS和(he)(he)HVDC共存。

50多(duo)年來，隨(sui)著功率半導體器(qi)件和(he)電(dian)力電(dian)子(zi)技(ji)術(shu)的進(jin)步(bu)，UPS設備經歷了由帶多(duo)個輸出工(gong)頻(pin)變壓(ya)(ya)器(qi)到單個輸出工(gong)頻(pin)變壓(ya)(ya)器(qi)的演(yan)變過程，而性能更好的大功率IGBT器(qi)件和(he)更先(xian)進(jin)的控制技(ji)術(shu)的出現，為UPS設備從根本(ben)去掉輸出隔離變壓(ya)(ya)器(qi)創(chuang)造了基礎條件，使其在模(mo)塊(kuai)化、高頻(pin)化、節能化和(he)小型化方面(mian)取(qu)得(de)了長足(zu)的進(jin)展(zhan)，集中(zhong)體現了UPS電(dian)路技(ji)術(shu)的進(jin)步(bu)，代表著UPS技(ji)術(shu)的發展(zhan)方向。