通信用HVDC供電技術(shù)應(yīng)用發(fā)展情況淺析

楊世忠，侯福平

（中國通信學會電源委員會，廣東 廣州 510000）

1 2019年度、2020年度全國HVDC應(yīng)用情況簡介

1.1 2019年度應(yīng)用簡況

2019年，全國通信用高壓直流(High Voltage Direct Current,HVDC)供電技術(shù)新增加應(yīng)用2 360套系統(tǒng)，新增總供電容量2 640 595 A，統(tǒng)計如表1所示。

表1 2019年度HVDC應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)量及容量情況

1.2 2020年度應(yīng)用簡況

在2020年度中，全國通信用HVDC供電技術(shù)新增加應(yīng)用6 932套系統(tǒng)，新增總供電容量7 478 905 A，統(tǒng)計如表2所示。

表2 2020年度HVDC應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)量及容量情況

2 通信用HVDC供電技術(shù)應(yīng)用情況

（1）按年度統(tǒng)計，應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)量級容量數(shù)據(jù)。截止到2020年底，通信用HVDC供電技術(shù)應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)達到20 018套，按照應(yīng)用系統(tǒng)的數(shù)量統(tǒng)計如表3所示。供電總?cè)萘窟_到20 550 400 A，按照應(yīng)用系統(tǒng)的容量統(tǒng)計如表4所示。

表3 HVDC應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)量分年度變化情況 套

表4 HVDC應(yīng)用系統(tǒng)容量分年度變化情況 A

（2）按照應(yīng)用系統(tǒng)類型劃分，系統(tǒng)數(shù)量及容量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)如表5所示。

表5 不同類型應(yīng)用系統(tǒng)數(shù)據(jù)統(tǒng)計

3 通信用HVDC供電技術(shù)應(yīng)用情況統(tǒng)計分析

（1）截止至2020年底，在傳統(tǒng)通信運營商（中國電信、中國移動、中國聯(lián)通等）本身應(yīng)用的通信用HVDC供電系統(tǒng)共計4 765套，占23.8%；系統(tǒng)容量達到4 959 932A,占24.14%。而互聯(lián)網(wǎng)運營商（騰訊、百度、阿里等）應(yīng)用的通信用HVDC供電系統(tǒng)共計12 978套，占64.84%，系統(tǒng)容量達到13 243 125A,占64.44%，如表6及圖1所示。

圖1 用戶應(yīng)用分布圖

表6 通信用240 V直流電源系統(tǒng)應(yīng)用一覽表

（2）截止至2020年底，通信用240 V直流供電系統(tǒng)應(yīng)用為19 383套，占96.83%；容量為20 018 080 A,占97.41%。而通信用336 V直流供電系統(tǒng)應(yīng)用為635套,占3.17%；容量為532 320 A,占2.59%，如表7和圖2所示。

表7 通信用240 V/336 V系統(tǒng)占比情況

圖2 系統(tǒng)類型應(yīng)用分布

4 HVDC應(yīng)用趨勢分析

4.1 HVDC應(yīng)用在向IT設(shè)備供電方面取得巨大進展

截止2020年底已有20 018個系統(tǒng)，總供電能力達到2 055 400 A。按照每個系統(tǒng)70%的負荷帶載計算，以通用設(shè)備X86設(shè)備單臺耗電1.5 A為例，將有96萬臺設(shè)備已使用HVDC供電。

4.2 互聯(lián)網(wǎng)運營商在HVDC應(yīng)用已經(jīng)獨居榜首

互聯(lián)網(wǎng)運營商在HVDC的應(yīng)用中，2019年占當年總量的48.01%，2020年占當年總量的82.14%，現(xiàn)已達到使用總量的64.44%。顯見其應(yīng)用勢頭非常強勁，遠超通信運營商及其他運營商。

4.3 其他運營商對HVDC的應(yīng)用已逐漸升溫

除通信運營商和互聯(lián)網(wǎng)運營商外的其他運營商在HVDC的應(yīng)用，2016年前使用系統(tǒng)數(shù)為351個，2020年底已使用2 275個，應(yīng)用進展喜人。在2019年占當年總量的21.41%，2020年占當年總量的9.41%，超過通信運營商（8.51%），現(xiàn)已達到使用總量的11.36%。

4.4 336 V應(yīng)用在2020年中獨具特色

2020年以前336 V系統(tǒng)只使用了213個。有一家企業(yè)在2020年度中大量采用了336 V系統(tǒng)向IT設(shè)備供電，在4個不同地點的機樓群中共采用了442套336 V系統(tǒng)，單系統(tǒng)容量達到1 500 A，總?cè)萘繛?57 800 A。這一應(yīng)用打破了336 V技術(shù)應(yīng)用長時間低迷現(xiàn)狀，有非常大的突破[1-3]。這個企業(yè)的專家們對336 V供電技術(shù)進行了認真研究，很好地解決了336 V供電技術(shù)與IT設(shè)備的用電適配難題。這一應(yīng)用案例將有助我們更加深入了解及掌握336 V供電技術(shù)。

4.5 完善的規(guī)范指引和可靠的設(shè)備支持是順利推廣的基石

隨著應(yīng)用的不斷擴大，CCSA主導的其相關(guān)技術(shù)規(guī)范也在各方專家的齊心努力下同步完成，有力地指導了應(yīng)用，相關(guān)的國家標準也制定發(fā)布實施。相關(guān)設(shè)備廠家緊跟形勢，及時提供不斷完善的設(shè)備支持，也達到了設(shè)備性能安全可靠，有力地支持了HVDC的大量應(yīng)用。以中恒、維諦、中達等設(shè)備制造廠家有著從小至大的多容量設(shè)備及系統(tǒng)，可以滿足不同的用戶需求，為應(yīng)用提供了豐富多彩的選擇[4]。

4.6 HVDC應(yīng)用已非常廣泛

HVDC的應(yīng)用在中國大陸范圍內(nèi)由北到南，由東到西已遍布各行各業(yè)。中國電信、中國移動、中國聯(lián)通、阿里、騰訊、百度、鵬博士、亞馬遜、360、萬國數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)港、寶信、盤古、華潤、超算中心、政務(wù)云、部分銀行系統(tǒng)、部分廣電企業(yè)、部分企事業(yè)專用數(shù)據(jù)中心都有大量應(yīng)用。

5 應(yīng)用效果淺析

5.1 采用HVDC供電，打破了單一供電格局，開創(chuàng)了多模式供電新局面

在通信運營商和互聯(lián)網(wǎng)運營商及一些專用場景中向IT類設(shè)備供電絕大多數(shù)為交流UPS供電，現(xiàn)HVDC技術(shù)的應(yīng)用參與，徹底打破了單一供電模式，豐富了供電技術(shù)應(yīng)用，增強了實際應(yīng)用的多模式選擇，促進了應(yīng)用技術(shù)的研究與發(fā)展。

5.2 采用HVDC供電，供電可用性明顯提升

交流UPS系統(tǒng)2N供電模式供電可用性為6個9，而1套HVDC系統(tǒng)可用性達到10個9（詳見張廣明高工的著作《數(shù)據(jù)中心UPS供電系統(tǒng)的設(shè)計與應(yīng)用》）。在現(xiàn)有2萬多個系統(tǒng)運行中一直呈現(xiàn)安全可靠的態(tài)勢，未發(fā)生因HVDC系統(tǒng)故障而造成負載中斷事件[5]。

5.3 采用HVDC供電，使供電結(jié)構(gòu)簡單，益處多多

減少了電源設(shè)備使用量，簡化了供電環(huán)節(jié)，降低了建設(shè)投資，減少了維護成本和維護工作量。

譬如：采用HVDC系統(tǒng)，可直接減少采用交流UPS更換電容的費用。以每臺大功率交流UPS設(shè)備的更換電容的費用為4.5萬元計算，2萬臺HVDC設(shè)備可節(jié)省更換電容的費用為4.5萬元×2萬=9億元。

采用HVDC系統(tǒng)，可直接節(jié)約運維成本。現(xiàn)調(diào)研過許多單位，每年每臺大功率交流UPS的代維費約在1.2～1.8萬元，取值1.4萬元折算，每年直接節(jié)約運維成本1.4萬元×2萬=2.8億元。

6 結(jié) 論

HVDC的應(yīng)用自2007年開始，至今已有十幾年了。其積累的數(shù)據(jù)表明，推廣應(yīng)用之路是曲折而漫長的。但每一個應(yīng)用數(shù)據(jù)都是企業(yè)和專家們的辛勤結(jié)晶。其應(yīng)用數(shù)據(jù)中蘊藏表述了很多有益的內(nèi)容。為何互聯(lián)網(wǎng)運營商對HVDC技術(shù)獨有情鐘？為何有專家青睞336 V技術(shù)？為何有企業(yè)在HVDC應(yīng)用中先勇進而后松勁等等？答案只有在實踐探索中不斷總結(jié)。

期盼HVDC應(yīng)用越來越好，為通信網(wǎng)絡(luò)和互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心綠色供電節(jié)能減排發(fā)揮更大作用。