240 V高壓直流系統在DC機房中的應用研究

陳 濤，時 磊，鄒照明

（中國聯通河北雄安新區分公司，河北 保定 071700）

0 引 言

隨著通信網絡及業務需求快速發展，主要面向網絡游戲、視頻網站和電子商務提供服務的通信運營商都在不斷建設大型的互聯網數據中心，不僅能源消耗量極其驚人，并且通信設備對電源供電可靠性的要求逐步提升。很長時間來通信設備的供電一般是由交流不間斷電源（Uninterruptible Power System，UPS）設備提供，但是交流不間斷電源（UPS）存在供電不穩定、浪費電源資源、供電安全性存在瓶頸等問題[1]。因此對能替代交流UPS對數據設備進行供電的系統研究日益繁榮，業內大力推薦的高壓直流供電系統逐步形成規模。

1 高壓直流供電系統組成及供電模式

1.1 高壓直流供電系統組成

高壓直流供電系統的組成與傳統的-48 V直流供電系統組成一致，僅僅是整流模塊的輸出為240 V或380 V。系統有市電輸入、高頻開關電源、直流配電屏、蓄電池組成，如圖1所示[2]。

1.2 高壓直流供電系統供電模式

目前IDC機房主要可采用的高壓直流供電有三種模式[3]。模式一：高壓直流系統單電源雙路供電模式。模式二：高壓直流系統+UPS系統雙路供電。模式三：高壓直流+低壓市電雙路供電。結合投資及空間結構，通過對比分析，雄安聯通DC機房動力建設采用第三種供電形式。利用高壓直流系統和UPS系統同時為負載供電，因為每個設備機架同時具備交流、直流各一路，所以能滿足機架中的設備對電源的不同需求。

2 高壓直流供電系統在雄安聯通DC機房中的應用

2.1 用電需求統計表

根據移動核心網通信云DC、數據專業提供的用電需求，用電需求統計如表1。

表1 本期工程用電需求統計表

2.2 DC機房設備布局

根據集團公司《通信機房DC化重構指導意見》，通信云等高功耗設備原則上應安裝在DC化機房，同時引入智能電量采集功能[4]。云化及服務器等標準化設備，可選用傳統的緊耦合通道封閉方式；其他非標通信設備或ICT混合部署時，采用松耦合通道封閉方式（云艙1.0）。根據機柜功耗、機房形狀、面積、消防要求等，2層DC化機房本期新增1個微模塊及1個封閉冷通道，共計27架機柜，如圖2所示。

2.3 供電系統的組成及運行方式

額定輸出電壓為240 V，單個模塊容量50 A以上，整流模塊需具備休眠節能功能，交流配電屏獨立監控單元，且每個整流模塊前有微斷保護。一套240 V直流系統配置2組240 V蓄電池并聯[5]，每組蓄電池共120只2 V閥控式鉛酸蓄電池，要求單只電池30 min放電功率不低于938 W，交流輸入應與直流輸出電氣隔離，直流輸出與地、機架、外殼電氣隔離。

2.4 節能效果分析

高壓直流系統效率提高主要表現在供電系統效率及后端設備效率兩方面[6]。IDC機房使用高壓直流供電技術，因為供電效率的提升且熱能相對減少、空調負荷下降，經過計算，所有設備的節能效果相加比傳統的UPS設備節約能耗大概在20%～30%之間。效率對比如表2所示。

表2 效率對比表

3 結 論

本文以雄安聯通DC機房通信電源的建設為藍本分析了高壓直流供電系統的應用，高壓直流供電系統具有供電可靠、擴容便捷、系統可維護強、電池管理能力強，雖然目前高壓直流供電系統的電壓等級還沒達到統一標準，在各大通信運營商和設備廠商的不斷關注及推動下，高壓直流供電技術必將在通信局房供電系統中有良好的應用前景。