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模塊化UPS與數據中心供配電架構的發展方向

發布時間:2021-04-07 17:58:09      點擊次數:237

站在行業的角度,模塊化UPS有哪些特性尤其深受用戶喜歡?模塊化UPS在逐步成為應用主流的過程中,用戶有哪些或深或淺的顧慮?未來十年,UPS、HVDC和低壓直流是否會在數據中心的供配電系統里三足鼎立?

“隨需擴容”、“易維護”

成為模塊化UPS最大優勢

根據300多位行業用戶、專家、學者票選的結果來看,在數據中心建設中,隨需擴容、易維護、高效率、高可用性以及占地小成為模塊化UPS最大的優勢。

近年來隨著云計算等IT業務的飛速發展,機房服務器、計算機類設備供電需求不斷提高,現代數據中心的建設越來越多,系統數量越來越龐大,但是數據中心建設中電源的配置與業務的發展匹配度不是很高,在這種情況下,隨需擴容的需求就迫在眉睫。如果電源設備不能隨需擴容,那么一是會增加一次性的建設投資,二是在低負載運行情況下效率不高,會增加運營成本。

除此之外,塔式機擴容需要購買整臺新機、將機器安裝到位、將系統中其他UPS轉旁路后把新機接入系統,整個步驟中不僅投資高、安裝時間長,而且在并入新機時由于整個系統處于旁路狀態,存在市電中斷導致負載掉電的風險。而模塊化只要初期規劃好配電系統,就可以通過增加模塊來匹配負載的提升,且在擴容過程中保障對原有負載的不間斷供電。

易維護是模塊化UPS最大的優勢,對用戶來講,能不能方便的維護非常關鍵,特別發生故障后要能迅速維護,最好運維人員可自行維護而無需聯系廠家,目前來看,模塊化UPS最符合這一要求。

打消“成本”與“多模塊并聯可靠性”的顧慮

正因為具有如此眾多的優點,目前主流UPS廠商都已發布模塊化UPS,越來越多的用戶也已經或正在考慮使用模塊化UPS建設新數據中心。在這個過程里面,用戶有哪些顧慮?且這些顧慮是否會成為制約模塊化UPS在市場上繼續高歌猛進的瓶頸呢?

根據投票調查來看,成本考量以40.4%的最大占比首當其沖,而系統復雜以及多模塊并聯的可靠性分為以27.7%和23.4%位居第二和第三。針對這個結果,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,不論是關鍵器件、架構還是系統,模塊化UPS均采用雙冗余方式,從自身物料成本來看,確實比高頻塔式機稍貴,但是由于模塊化UPS效率更高,節省運營成本;同時模塊化UPS簡單易運維,維護成本遠低于高頻塔式機。因此從整體系統投資看,模塊化UPS的總成本會低于高頻塔式機。

實際上,隨著技術化的革命和市場的不斷發展,在選擇模塊化UPS的時候大可不必顧慮成本問題。得益于邊成長邊擴容的特點,且在整個生命周期內具備高效率、易維護性等優異特性,相比傳統塔式UPS,模塊化UPS具備了更低的TCO。

在以往的交流過程中,很多客戶對于多模塊并聯的環流參數特別關心,作為關鍵的核心技術,如果能解決這個問題,客戶很大程度上會打消對于多模塊并聯的顧慮,相信模塊化UPS會有更大的市場前景。

未來10年,供配電系統的發展趨勢

供配電系統是數據中心的生命線,要建一個好的數據中心機房,首先必須有一個高質量的供配電系統。目前Tier4架構、2N系統、旁路模式、市電直供+UPS備份等等越來越多的供配電系統正在被行業吸納采用,針對這一紛紜復雜的態勢,應該如何看待未來供配電系統的發展趨勢呢?

信息通信行業嚴格來劃分是一個分等級的供電保障體系,不同的設備有不同的供電要求,電源是為主設備服務的,所以要考慮主設備需要什么電,要供給它什么電。未來的市場是一種細分的市場,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據中心建設中少用塔式UPS,而用模塊化UPS替代,提高可維護性,從而提供整個系統可用性。

前面的30多年里面,48V供電系統一直是主流,安全可靠,非常成熟,當時功率密度相對比較低,現在數據中心的發展,要求高功率密度,在這種情況下,48V供電系統因為電壓比較低,電流比較大,就會遇到困難,提升電壓一直是我們想做的事情。

現成的方案就是交流UPS,UPS歷經五六十年的發展,非常可靠穩定成熟,但是現代數據中心的功率密度不斷在提高,220V的交流電壓也相對偏低,能不能更高?比如336V的直流的方案,現在做336V在推進上面有一定的難度,如果真要用這個技術,可能會增加銷售成本,因為做的量不夠,必須要用很大代價把這個技術推進。同時我們也研究混合供電,一路市電,一路保障電源。哪種未來占主流,應該是各有領域,分不同的場景,有不同的應用。

將來的UPS和高壓直流會是一個并存的關系,在不同的領域,根據不同的需求,各自有生存的條件,同時最終還要看服務器電源的發展,目前UPS與高壓直流是否存在替代不替代,現在下結論還為時過早。

從去年開始,UPS和HVDC,甚至48V、12V在數據中心的供電在業界有大量的提法,也有各種應用。華為針對這四種架構進行了深入的研究,包括可靠性,成本分析,以及未來應用場景的對比。根據應用的不同主要分為四大類:集中供電房間級,模塊化數據中心,機架供電以及服務器的供電,最后總結出,48V和12V在機架的供電和服務器的供電更合適,因為功率小,供電距離相對較短。在集中供電和模塊化數據中心供電未來主流還會是UPS和HVDC共存。

50多年來,隨著功率半導體器件和電力電子技術的進步,UPS設備經歷了由帶多個輸出工頻變壓器到單個輸出工頻變壓器的演變過程,而性能更好的大功率IGBT器件和更先進的控制技術的出現,為UPS設備從根本去掉輸出隔離變壓器創造了基礎條件,使其在模塊化、高頻化、節能化和小型化方面取得了長足的進展,集中體現了UPS電路技術的進步,代表著UPS技術的發展方向。

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