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1.2 HVDC方案
为解决AC UPS存在的固有问题,从1999年起,法国电信等机构陆续开始了对高压直流系统的研究(以下简称HVDC,与后述48V DC UPS同属DC UPS),国内自2007年开始逐步尝试,目前,高压直流的主流方案是国内的240V、336V和国外的380V等形式。由于绝大多数的标准交流输入设备不用任何改造就可直接采用240V直流供电,因此国内主流运营商已开始逐步大面积推广240V HVDC系统,目前在用IT设备已超过10万台,应用逐渐趋于成熟,预计将来会呈指数型增长。而336V、380V等电压等级的高压直流需要专门定制服务器电源,对于上百种的数据中心IT设备而言定制推广难度过大,且配套的配电系统目前还不够成熟,因此目前实际使用极少,仅存在试点状态。故本文下述仅讨论相对成熟的240V HVDC系统,HVDC相对传统AC UPS而言,系统结构大大简化。详见下图。
HVDC系统与传统AC UPS系统相比有诸多优势:
可用性:拓扑简单,电池直接挂在输出母线上,可靠性高;插拔式设计,可在线扩容、不掉电割接,便于维护。实际可用性显著高于传统AC UPS系统。
建设成本:HVDC系统结构简单,模块冗余度相对较低,满足同样可用性需求的1000kW IT负载时,HVDC系统配置较AC UPS系统配置低约30%。国内HVDC市场仍处于逐步成熟期,HVDC系统的单kVA造价较AC UPS略高,但随着将来市场的进一步成熟,满足同样容量和可用性需求的HVDC系统较AC UPS系统的建设投资有望降低约20%以上。
运行效率:虽然两种方案的单机设备在一定负载率下的效率相差无几,但因HVDC系统整流模块采用小容量的N+1冗余,冗余度相对较低,且具备模块休眠功能,故其整流模块始终能运行在50%-80%的高负载率区间,使得实际运行效率可以达到92%以上。比传统AC UPS的实际效率高出约10%-15%。
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