模塊化UPS與數(shù)據(jù)中心供配電架構(gòu)的發(fā)展方向

站在行業(yè)的角度，模塊化UPS有哪些特性尤其深受用戶喜歡?模塊化UPS在逐步成為應(yīng)用主流的過(guò)程中，用戶有哪些或深或淺的顧慮?未來(lái)十年，UPS、HVDC和低壓直流是否會(huì)在數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)里三足鼎立?

“隨需擴(kuò)容”、“易維護(hù)”

成為模塊化UPS最大優(yōu)勢(shì)

根據(jù)300多位行業(yè)用戶、專(zhuān)家、學(xué)者票選的結(jié)果來(lái)看，在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中，隨需擴(kuò)容、易維護(hù)、高效率、高可用性以及占地小成為模塊化UPS最大的優(yōu)勢(shì)。

近年來(lái)隨著云計(jì)算等IT業(yè)務(wù)的飛速發(fā)展，機(jī)房服務(wù)器、計(jì)算機(jī)類(lèi)設(shè)備供電需求不斷提高，現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的建設(shè)越來(lái)越多，系統(tǒng)數(shù)量越來(lái)越龐大，但是數(shù)據(jù)中心建設(shè)中電源的配置與業(yè)務(wù)的發(fā)展匹配度不是很高，在這種情況下，隨需擴(kuò)容的需求就迫在眉睫。如果電源設(shè)備不能隨需擴(kuò)容，那么一是會(huì)增加一次性的建設(shè)投資，二是在低負(fù)載運(yùn)行情況下效率不高，會(huì)增加運(yùn)營(yíng)成本。

除此之外，塔式機(jī)擴(kuò)容需要購(gòu)買(mǎi)整臺(tái)新機(jī)、將機(jī)器安裝到位、將系統(tǒng)中其他UPS轉(zhuǎn)旁路后把新機(jī)接入系統(tǒng)，整個(gè)步驟中不僅投資高、安裝時(shí)間長(zhǎng)，而且在并入新機(jī)時(shí)由于整個(gè)系統(tǒng)處于旁路狀態(tài)，存在市電中斷導(dǎo)致負(fù)載掉電的風(fēng)險(xiǎn)。而模塊化只要初期規(guī)劃好配電系統(tǒng)，就可以通過(guò)增加模塊來(lái)匹配負(fù)載的提升，且在擴(kuò)容過(guò)程中保障對(duì)原有負(fù)載的不間斷供電。

易維護(hù)是模塊化UPS最大的優(yōu)勢(shì)，對(duì)用戶來(lái)講，能不能方便的維護(hù)非常關(guān)鍵，特別發(fā)生故障后要能迅速維護(hù)，最好運(yùn)維人員可自行維護(hù)而無(wú)需聯(lián)系廠家，目前來(lái)看，模塊化UPS最符合這一要求。

打消“成本”與“多模塊并聯(lián)可靠性”的顧慮

正因?yàn)榫哂腥绱吮姸嗟膬?yōu)點(diǎn)，目前主流UPS廠商都已發(fā)布模塊化UPS，越來(lái)越多的用戶也已經(jīng)或正在考慮使用模塊化UPS建設(shè)新數(shù)據(jù)中心。在這個(gè)過(guò)程里面，用戶有哪些顧慮?且這些顧慮是否會(huì)成為制約模塊化UPS在市場(chǎng)上繼續(xù)高歌猛進(jìn)的瓶頸呢?

根據(jù)投票調(diào)查來(lái)看，成本考量以40.4%的最大占比首當(dāng)其沖，而系統(tǒng)復(fù)雜以及多模塊并聯(lián)的可靠性分為以27.7%和23.4%位居第二和第三。針對(duì)這個(gè)結(jié)果，我們從不同角度做了如下深入剖析。

由于模塊化UPS具備供電高可靠性的特點(diǎn)，不論是關(guān)鍵器件、架構(gòu)還是系統(tǒng)，模塊化UPS均采用雙冗余方式，從自身物料成本來(lái)看，確實(shí)比高頻塔式機(jī)稍貴，但是由于模塊化UPS效率更高，節(jié)省運(yùn)營(yíng)成本;同時(shí)模塊化UPS簡(jiǎn)單易運(yùn)維，維護(hù)成本遠(yuǎn)低于高頻塔式機(jī)。因此從整體系統(tǒng)投資看，模塊化UPS的總成本會(huì)低于高頻塔式機(jī)。

實(shí)際上，隨著技術(shù)化的革命和市場(chǎng)的不斷發(fā)展，在選擇模塊化UPS的時(shí)候大可不必顧慮成本問(wèn)題。得益于邊成長(zhǎng)邊擴(kuò)容的特點(diǎn)，且在整個(gè)生命周期內(nèi)具備高效率、易維護(hù)性等優(yōu)異特性，相比傳統(tǒng)塔式UPS，模塊化UPS具備了更低的TCO。

在以往的交流過(guò)程中，很多客戶對(duì)于多模塊并聯(lián)的環(huán)流參數(shù)特別關(guān)心，作為關(guān)鍵的核心技術(shù)，如果能解決這個(gè)問(wèn)題，客戶很大程度上會(huì)打消對(duì)于多模塊并聯(lián)的顧慮，相信模塊化UPS會(huì)有更大的市場(chǎng)前景。

未來(lái)10年，供配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

供配電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心的生命線，要建一個(gè)好的數(shù)據(jù)中心機(jī)房，首先必須有一個(gè)高質(zhì)量的供配電系統(tǒng)。目前Tier4架構(gòu)、2N系統(tǒng)、旁路模式、市電直供+UPS備份等等越來(lái)越多的供配電系統(tǒng)正在被行業(yè)吸納采用，針對(duì)這一紛紜復(fù)雜的態(tài)勢(shì)，應(yīng)該如何看待未來(lái)供配電系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)呢?

信息通信行業(yè)嚴(yán)格來(lái)劃分是一個(gè)分等級(jí)的供電保障體系，不同的設(shè)備有不同的供電要求，電源是為主設(shè)備服務(wù)的，所以要考慮主設(shè)備需要什么電，要供給它什么電。未來(lái)的市場(chǎng)是一種細(xì)分的市場(chǎng)，各種不同的供電取決于不同的供電需求，理想的想法是希望今后在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中少用塔式UPS，而用模塊化UPS替代，提高可維護(hù)性，從而提供整個(gè)系統(tǒng)可用性。

前面的30多年里面，48V供電系統(tǒng)一直是主流，安全可靠，非常成熟，當(dāng)時(shí)功率密度相對(duì)比較低，現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，要求高功率密度，在這種情況下，48V供電系統(tǒng)因?yàn)殡妷罕容^低，電流比較大，就會(huì)遇到困難，提升電壓一直是我們想做的事情。

現(xiàn)成的方案就是交流UPS，UPS歷經(jīng)五六十年的發(fā)展，非?？煽糠€(wěn)定成熟，但是現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的功率密度不斷在提高，220V的交流電壓也相對(duì)偏低，能不能更高?比如336V的直流的方案，現(xiàn)在做336V在推進(jìn)上面有一定的難度，如果真要用這個(gè)技術(shù)，可能會(huì)增加銷(xiāo)售成本，因?yàn)樽龅牧坎粔颍仨氁煤艽蟠鷥r(jià)把這個(gè)技術(shù)推進(jìn)。同時(shí)我們也研究混合供電，一路市電，一路保障電源。哪種未來(lái)占主流，應(yīng)該是各有領(lǐng)域，分不同的場(chǎng)景，有不同的應(yīng)用。

將來(lái)的UPS和高壓直流會(huì)是一個(gè)并存的關(guān)系，在不同的領(lǐng)域，根據(jù)不同的需求，各自有生存的條件，同時(shí)最終還要看服務(wù)器電源的發(fā)展，目前UPS與高壓直流是否存在替代不替代，現(xiàn)在下結(jié)論還為時(shí)過(guò)早。

從去年開(kāi)始，UPS和HVDC，甚至48V、12V在數(shù)據(jù)中心的供電在業(yè)界有大量的提法，也有各種應(yīng)用。華為針對(duì)這四種架構(gòu)進(jìn)行了深入的研究，包括可靠性，成本分析，以及未來(lái)應(yīng)用場(chǎng)景的對(duì)比。根據(jù)應(yīng)用的不同主要分為四大類(lèi)：集中供電房間級(jí)，模塊化數(shù)據(jù)中心，機(jī)架供電以及服務(wù)器的供電，最后總結(jié)出，48V和12V在機(jī)架的供電和服務(wù)器的供電更合適，因?yàn)楣β市?，供電距離相對(duì)較短。在集中供電和模塊化數(shù)據(jù)中心供電未來(lái)主流還會(huì)是UPS和HVDC共存。

50多年來(lái)，隨著功率半導(dǎo)體器件和電力電子技術(shù)的進(jìn)步，UPS設(shè)備經(jīng)歷了由帶多個(gè)輸出工頻變壓器到單個(gè)輸出工頻變壓器的演變過(guò)程，而性能更好的大功率IGBT器件和更先進(jìn)的控制技術(shù)的出現(xiàn)，為UPS設(shè)備從根本去掉輸出隔離變壓器創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件，使其在模塊化、高頻化、節(jié)能化和小型化方面取得了長(zhǎng)足的進(jìn)展，集中體現(xiàn)了UPS電路技術(shù)的進(jìn)步，代表著UPS技術(shù)的發(fā)展方向。