論向IT設備供電技術應用研究

原 錕 楊世忠

（中國電信集團公司）

1 全世界向IT設備供電技術研究簡況

近年來，我們聽了很多專家的關于全世界向IT設備供電技術應用研究的情況介紹，了解到眾多國家的研究信息。各標準化團體、企業提倡HVDC的供電電壓分布如圖1所示。

2 困惑與思考

具有創新意識的人，意向創建一套全新的供電技術。當人們打開IT設備電源模塊的黑匣子后，看到某一點電源為310 V時，即提出了300 V直流的應用方案，當看到某一點電源為380 V時，即提出了380 V直流的應用方案……，于 是 乎240 V、270 V、288 V、300 V、336 V、380 V等不同電壓應用方案蜂擁而至，很多應用研究數年之久仍在研究之中，終難推廣。就連呼聲很高的“380 V應用”，使用也是寥寥無幾。

眾多專家提出了這么多電壓等級的應用方案，我們不禁思索，為什么有那么多的不同應用方案？各自的出發點是什么？要達到何等目標？應用方案的最終目的都是向IT設備提供一個安全穩定的供電技術，那么多的應用方案都可以實現，這種現象又說明什么問題？眾多方案中，誰最具優勢？誰最安全？誰最節能？

如此多的問題答案眾說紛紜，令人難分伯仲。那么多人各自推崇某一種技術方案，形成了很多技術應用流派，原因何在？其實我們都陷入了類似于“盲人摸象”的魔咒之中。

各路專家在研究向IT設備供電技術問題時，應當注意到兩個重要因素：

（1）國家供電體制中市電交流電壓堅如磐石，不可變動。中國是這樣，類似的其它國家供電體制同樣不可變動。因此，中國IT設備將大量、長時間使用交流電源220 V。

（2）IT設備的基本電源是12 V、5 V、3 V，也是根基堅實，無法撼動。

在中國，一批專家提出了標稱電壓為240 V直流的供電方案。此方案的提出引起了國外專家的詫異，更讓人意想不到是在中國通信行業內不到5年時間里，基本完成了創意—實驗—試用的快速推進，到2011年度末，已取得了優異成績。

圖1 各標準化團體、企業提倡HVDC的供電電壓

眾多方案都能做到向IT設備供電的同一目標，能夠實現的方案就是好方案。國際性的高電壓直流應用應當是一個寬范圍的，而不應是窄范圍的，取200 V－400 V為好。

眾多應用技術向我們揭示了一條鐵定定律：能量取自市電，IT工作基本電壓為12 V、5 V、3 V。任何應用方案都無法回避這兩個必要條件。只要保證必要條件，向IT設備供電技術方案將會有無數種，足夠人們去遐想與實踐。

在兩個基本要素不變的前提下，怎樣確定向IT設備供電應用技術方案？我們遐想有這樣一個命題：從甲地前往乙地，有步行、騎馬、騎自行車、乘汽車、坐火車、乘飛機等多種行徑方案，還可能有組合式行徑方案，縱觀各種方案各有優缺點，關鍵看你側重的是哪一個方面。

盲人摸象的寓言給了我們啟示：看問題要全面，不要片面。堅持自己的觀點很重要，但要學會聽別人的觀點，學會把事情了解得更清晰、更全面、更準確。

3 在浩瀚的技術海洋中選擇適合中國國情的供電技術

我們很佩服220 V交流UPS的供電技術意圖，它源自于市電，經技術處理后又還原于市電，但此市電已不是彼市電。交流UPS輸出的電源已具有抗外部沖擊、純凈、相對穩定等很多優點。它的使用具有通用性，所以其應用范圍是寬廣的。

我們力推240 V直流系統是這樣看問題的。交流UPS存在能耗高，可靠性低，維護、擴容難度大，建設成本高等問題。但交流UPS的存在已有相當長的時期，相當多數量的設備在現網上運行使用，如何扭轉不利因素，是我們關注及思考的重點。UPS供電與高壓直流供電區別如圖2所示。

出路在于采用創新應用技術，選擇一種可以替代交流UPS的新的供電技術，但必須具有可替換之優點。恰在此時有專家發現符合TIX、SSI兩個標準的IT設備電源模塊具有兼容240 V直流電源的能力，于是，圍繞240 V直流供電技術應用研究展開了。

圖2 UPS供電與高壓直流供電（HVDC）區別

在2007年至2011年期間，中國通信行業提出IT設備用電兼容，可使用交流電源也可使用直流電源，并得到驗證可行。短短5年，中國通信行業“240 V直流供電應用”高速度和廣范圍的推廣推動了世界IT設備用電格局的創新研究。

240 V的應用旨在不對現有IT設備進行改造或只做少量改動，就能部分替換交流UPS的使用，極具廣泛的復制性。直流240 V的技術應用倡導兼容極具生命力，該系統既可在專用環境下使用，也可在通用環境下應用。240 V的應用，發掘出了符合“ATX”和“SSI”標準的IT設備具有兼容交直流雙電源的工作潛能，促進了IT設備用電潛能的提升與完善，使IT設備具有增強適應多環境、多種供電方式的真實能力。

4 240 V直流電源技術的應用回顧

2007年，中國電信江蘇鹽城分公司趙長煦開始了關于IT設備能否使用直流供電的研究。2007年10月，他開始將部門辦公用的38臺電腦和其他通信設備使用270 V直流電壓取代交流220 V電壓供電。此舉，為電信行業應用240 V直流技術開創了先例。中國電信提出高電壓直流的設想，得到了中國通信標準化協會（CCSA）通信電源與通信局站工作環境技術工作委員會（TC4）的認可與支持。此后有關IT設備使用高電壓直流的研究及應用在通信行業迅速展開。

4.1 240 V標準正在循序漸進的建立與完善

2008年江蘇電信制定《通信設備高壓直流供電安裝設計規范（試行）》，江蘇電信已明確全省推廣使用，省級標準出臺；

2009年，《通信用240 V直流供電系統技術要求》（YDB 037－2009）發布；

2010年，中國電信《通信用240 V直流供電系統節能試點技術指導意見》發布；

2011年，通信行業標準《240 V直流電源系統》（YD／T2378—2011）發布；

2012年中國電信《通信用240 V直流供電系統》發布執行。

4.2 240 V設備性能及技術水平快速提升

中國電信從2008年開始高度關注240 V設備及配電的質量和應用安全問題。集團電源維護技術支撐中心對IT服務器電源模塊進行了廣泛測試，找出了部分不適用240 V直流的IT設備型號的解決對策。

中國電信連續數年與電源設備生產廠家進行不間斷的技術溝通與交流，快速推進設備及應用的整體質量。2011年集團公司決定，由集團電源維護技術支撐中心操作，完成了國內外17家240 V直流電源產品測試摸底工作，為中國電信240 V集采工作順利進行打下堅實基礎。

4.3 IT設備明確兼容240 V

中國電信從2009年至今，與IT設備供應商及設備制造商建立了240 V兼容應用溝通機制，在2011年度IT設備集采中明確提出了IT設備兼容240 V應用的要求。

4.4 IT設備供電、環境及安裝要求

設備電源模塊必須符合SSI和ATX規范，并可做到回路上無并聯對直流電壓呈現短路狀態的感性電子元器件，電源回路上無串聯對直流電壓呈現開路狀態的容性電子元器件，無對交流頻率監測的要求。電源模塊宜配置具備滅弧功能的空氣開關。

使用交流220 V的IT設備必須能夠兼容使用直流240 V電源（192 V～288 V），保證在零地電位差為2 V的情況下設備能夠穩定運行。中標廠家明確表態產品支持兼容240 V電源應用。

中國電信已完成IT設備使用240 V電源的情況匯集工作。收集有幾十個品牌500余個型號設備，其中可用240 V電源的型號設備，占總數的93%，只有少數型號設備不適宜240 V電源，占總數的7%。

中國電信實際應用后統計發現，可用240 V直流電源的IT設備在IT設備總數中占比大于98%，不可用數量小于2%，這是因為不可用產品多為早期IT型號，在網使用數量已經很少。

5 240 V推廣應用現狀

5.1 中國電信應用總況

自2007年始至2011年11月底，中國電信全網用240 V直流電源系統數已達到252個，直流總容量超過10萬安培，功率為24 000 k W，相當于交流UPS 30 000 k VA的供電能力，其分布情況如圖3。

使用240 V直流電源的IT設備已超過46 000臺，分布于20個省（區、市）74個地區如圖4。其中：江蘇126套、湖北22套、浙江16套、上海14套、廣東13套、貴州13套、江西11套、四川10套、河北5套、廣西4套、北京3套、吉林2套。江蘇電信、湖北電信、浙江電信在2011年度240 V應用中保持領先地位。

圖3 2011年度中國電信240 V直流系統應用分布情況

圖4 中國電信IT設備使用240 V逐年應用情況

表1 中國通信行業240 V直流系統數概況

表2 中國通信行業240 V應用總容量概況

5.2 中國通信行業應用概況（數據來源于部分設備供應商的供貨記錄）

截止到2011年底，中國通信行業240 V直流系統應用已達到332個（見表1），總供電容量達到153 610 A（見表2），功率為36 720 k W。相當于交流UPS 46 000 k VA的供電能力。

5.3 應用所產生的作用及節能減排效果

（1）供電品質提升：可用度由“六個9”向“十個9”逼近；

（2）按照系統節電率12%計算：中國電信年度節電達2 500萬度，通信行業年度節電可達3 800萬度。

（3）節約建設投資估算：按照一個240 V 1 000 A直流系統與“1＋1”300 k VA交流UPS系統比較，中國電信已節省建設投資5 300萬元，全行業已節省建設投資達8 200萬元。

6 結 語

任何一種應用技術要想得以推廣應用，必須整個產業鏈上下聯動、互相配合。在中國240 V的供電技術應用獲得了良好開局，它已在技術應用研究的深度和試用廣度方面，躍居IT設備使用高電壓直流供電應用的世界第一。

從中國電信240 V直流電源企標的發布，到通信行業標準《240 V直流電源系統》YD／T 2378—2011的發布，同時相應的國家工程建設標準也正在制定中，這標志著240 V直流電源的技術標準已基本完善，正在全面應用中。

眾人拾柴火焰高，中國通信行業牽頭，各行業、各方面都積極為240 V直流供電技術獻力獻策，具有中國特色的240 V直流供電技術應用將會取得更大成效，將會以更快的速度推廣應用。

240 V直流供電技術是中國的，也是世界的。