大型數據中 心低壓配電系統亟待革新
大型數據中 心建設熱潮來(lái)襲。然而，在大型數據中 心的運營(yíng)中，巨大的配電成本支出正在對運營(yíng)商形成挑戰，同時(shí)配電單元往往占用大量面積，不利于數據中 心的節能環(huán)保。因此，如何能夠在保證數據中 心穩定運行的情況下，實(shí)現配電系統的革新，顯著(zhù)降低配電成本成為業(yè)界關(guān)注的問(wèn)題。正是在這一趨勢下，中壓型UPS開(kāi)始興起。中壓型UPS能夠提高接近負荷中 心的電壓等級，減少低壓配電環(huán)節，降低能耗�？梢灶A見(jiàn)，隨著(zhù)電信行業(yè)去電信化、減配增效的深入推進(jìn)，中壓UPS系統將迎來(lái)廣闊的市場(chǎng)前景。
大型數據中 心低壓配電系統亟待革新
我國早期通信系統負有政治**責任，通信網(wǎng)絡(luò )一旦中斷將追究相關(guān)方政治責任，所以我國通信系統中冗余配置較高，這從早期UPS和開(kāi)關(guān)電源蓄電池組后備時(shí)間的不一致可見(jiàn)一斑。所以，在建設數據中 心的供電系統時(shí)，為了充分考慮設備配置和冗余。
目前大型數據中 心園區或大型數據中 心的供配電結構一般是引市電高壓（110kV）或中壓（35kV、10kV）到高壓配電室然后再分配給干式變壓器（轉成380V）并配置成套低壓配電系統，成套低壓配電系統中的饋電柜再通過(guò)密集母線(xiàn)或電纜分配電能到每個(gè)樓層的低壓配電柜，再分配到大型的UPS（如500kVA、600kVA），目前每套低壓配電系統一般 配置到2000kVA，每套低壓系統 帶兩套大容量的11型UPS系統或2N型UPS系統，這種從高壓配電系統-低壓配電系統-UPS的結構在早期中小型數據中 心應用廣泛，但隨著(zhù)數據中 心單UPS系統配電容量的加大，這種配電結構存在諸多缺陷。
第 一，投資浪費嚴重。單套低壓配電系統存在浪費投資、浪費機房空間、浪費密集母線(xiàn)等浪費現象。雖然也可以將變壓器配置在每個(gè)樓層，但是供配電結構沒(méi)有變化，隨著(zhù)大型UPS的使用，每套2000kVA的低壓配電系統下掛2套600kVA（11）考慮充電電流及負載冗余后即滿(mǎn)。
第二，增加供配電等級，增加了**隱患。在相同的電源器件環(huán)境中，對于配電系統來(lái)說(shuō)上下游開(kāi)關(guān)越少越**，配電等級越少**性越高，接近負荷中 心的電壓等級越高越節能。大型數據中 心園區35kV開(kāi)關(guān)站-10kV高壓配電柜-10kV配電柜-變壓器-低壓配電柜-密集母線(xiàn)-樓層配電柜-UPS系統，8層級的配電結構，每多1個(gè)層級則意味著(zhù)增加一個(gè)故障隱患點(diǎn)。
第三，影響機房可使用面積，增加建筑成本。對于大型數據中 心，如果每層樓均配置變壓器低壓配電室、UPS系統電源室，相應電源區域要預留40%以上的空間，對于通信機房來(lái)說(shuō)，一般預留25%~30%空間，且低壓配電結構冗余度越大占機房面積越大。
中壓型一體化UPS正在興起
回顧通信領(lǐng)域的高低壓配電發(fā)展趨勢，交流系統從早期的380V到10kV，不間斷電源從220V到240V、336V高壓直流，設備功耗密集程度越大配電系統的電壓等級也隨之上升，采用高壓等級的設備可以更多地減少線(xiàn)損、線(xiàn)纜母線(xiàn)投資、節省設備占地面積、減少轉換次數也意味著(zhù)節能，同樣，改變傳統的380V進(jìn)380V出220V配電的結構，提高UPS進(jìn)入電壓等級到10kV以上也具備以上優(yōu)點(diǎn)。使用如10kV的UPS的前提是將傳統低壓配點(diǎn)系統的計量功能、功率補償功能、低壓發(fā)電機組轉移到10kV系統。
低壓配電中的計量可采用高壓端計量。傳統數據中 心往往是通過(guò)在低壓段低壓配電系統中配置計量柜的方式，但是隨著(zhù)數據中 心規模越來(lái)越大，大型數據中 心已有10套以上的低壓配電系統，且分為生活用電、辦公用電等，統計量工作放在高壓將成為一種趨勢。采用高壓端計量的同時(shí)仍可以通過(guò)中壓型一體化UPS的變壓器的數據采集進(jìn)行自動(dòng)統計上報。
低壓配電中的補償功能可改為高壓補償和負荷中 心就近補償。對于數據中 心來(lái)說(shuō)，感性負載和容性負載同時(shí)存在，感性負載主要為空調主機、風(fēng)機等電機類(lèi)設備；整流設備、IT設備為容性負載；也就說(shuō)數據中 心感性負載和容性負載是同時(shí)存在的，是相互補充的。統計顯示，目前大部分通信局樓的低壓電容器柜多設置為人工投入，因為由于感性負載和容性負載的同時(shí)存在，功率因數cosΦ通常都在0.92以上。采取在低壓配電系統進(jìn)行補償屬于后補償，沒(méi)有起到有效作用，且在諧波環(huán)境下容易引發(fā)電容器共振并存在爆炸風(fēng)險。因此未來(lái)的數據中 心應針對具體機房環(huán)境測試其諧波和無(wú)功負荷情況進(jìn)行就近補償。
大型數據中 心采用高壓油機是必然趨勢。目前大型、超大型數據中 心已推廣采用高壓油機，帶來(lái)很多優(yōu)勢：電纜、上下游開(kāi)關(guān)配置方面，簡(jiǎn)化了配電結構，高壓油機使用高壓電纜傳輸電力，高壓輸電電流相當于低壓輸電電流的二十六分之一，上下游開(kāi)關(guān)及電纜投資節省、敷設及施工方便、線(xiàn)損很小、**性也較高；便于進(jìn)行多機并機，形成大容量后備電源，消除了常壓油機系統面臨的輸出容量瓶頸；若采用高壓空調必須采用高壓油機，離心機組啟動(dòng)電流較大，如國內某運營(yíng)商集團企業(yè)標準規定“除變頻供電的電動(dòng)機外，單臺額定功率大于350kW的電動(dòng)機，宜采用10kV電源供電”。采用高壓冷水機組供電后，可以相應減少變壓器及低配和密集母線(xiàn)、電纜的投資，綜合對比高壓冷水機組的價(jià)格因素，初步統計可以節省0.075萬(wàn)元/kW（制冷量）；高壓油機集中布置，可以根據園區功耗發(fā)展情況分期、逐臺投資，而低壓油機則只能是與低配模塊化相匹配而無(wú)論油機的實(shí)際負載率，造成油機投資浪費；推廣使用高壓油機之后低壓配電系統中的ATS柜可以減配。
以上分析證明，低壓配電系統中的主要功能，計量、電容、ATS柜等都可以代替，實(shí)施高壓到負荷中 心的二級轉換比再經(jīng)過(guò)低壓側顯然可以節省更多成本，減少中間配電環(huán)節后也使得**性提高很多。
國外中壓UPS系統應用現狀
從歐洲地區的中壓UPS系統發(fā)展來(lái)看，中壓UPS系統多應用在工業(yè)級不間斷電源應用場(chǎng)景中，擁有兆瓦級額定功率和高達99.5%的中壓UPS，儲能和逆變器依然處于低壓水平，它還能大幅簡(jiǎn)化維護作業(yè)和降低系統成本。中壓UPS可進(jìn)行改造，進(jìn)行定制化設計，可兼容各種各樣的儲能裝置，具體取決于所需的保護時(shí)間。超級電容器和飛輪可在幾秒鐘內提供高密度保護，而電池可以達到長(cháng)達15分鐘的備用時(shí)間。
北美地區早期工業(yè)用中壓型UPS系統多為集裝箱式結構或露天箱體結構。數據中 心使用的中壓型UPS系統多為戶(hù)內型、模塊化結構，容量為2.0MW~20MW。包括輸入輸出開(kāi)關(guān)柜、變壓器箱、主控單元、PES柜（中壓）、雙向變流器、儲能箱等。戶(hù)外型儲能箱后備時(shí)間為1~3分鐘，戶(hù)內型后備時(shí)間根據客戶(hù)需求配置，可以達到30分鐘以上。
可以看到，國外已有類(lèi)似產(chǎn)品，但是國外的中壓UPS較多定位于將UPS系統功能集中于中壓段解決，目前已在美國的部分大型數據中 心開(kāi)始應用。
尤為值得一提的是，相比傳統低壓UPS，中低壓一體化UPS在同樣的場(chǎng)景下將減少80%的投資成本，而之所以能夠帶來(lái)這一“不可思議”的改變，則主要得益于大幅減少了傳統低壓配電柜的占地面積，節省了大量的低壓配電母線(xiàn)、電纜，同時(shí)發(fā)電機組采用高壓油機也便于分期投資�？梢灶A見(jiàn)，中壓UPS系統的建設將為運營(yíng)商節省大量的供配電成本，進(jìn)一步提升運營(yíng)商的市場(chǎng)競爭力。
數據中 心機房工程建設在節能和應用等方面均有不俗的表現。如節能方面，機房頂部采用巖棉保溫，防火石膏板封堵，提高機房保溫效果;地面鋪設鍍鋅鋼板，減少精密空調送風(fēng)阻力，提高空調運行效率;機房?jì)炔捎梅忾]熱通道方式，保證機房冷熱氣流無(wú)縫隔離;機房?jì)日彰鞑捎霉澞艿腖ED燈具;采用可調節的送風(fēng)地板。在應用方面，為滿(mǎn)足電磁屏蔽及人文關(guān)懷等要求，采用黃銅金屬屏蔽網(wǎng)對機房進(jìn)行了六面體鋪設;電氣系統采用2N配電架構，提高了**性;采用TOR布線(xiàn)方式，利用全光纖網(wǎng)絡(luò )高帶寬低損耗的特性，有效提高數據中 心的可用性及可擴展性。
