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近年来,随着信息技术的快速发展,IT设备需求呈爆发性增长趋势,相应的,作为IT设备基础设施的载体,各地数据中心开始了前所未有的大规模建设。作为数据中心关键基础设施的供电系统,因其投资额度大、占地面积多、运行效率直接关系运营成本而受到越来越多的关注,对其可用性和能效性提出了越来越高的要求。
供电系统涵盖内容广泛,设备种类繁多,在不同的供电体制下(如典型的苏制和美制供电系统)架构也会有所不同,但前端供电系统一般不是用户能决定的,而为IT设备直接供电的末端供电系统实际在很大程度上影响着数据中心的建设和运营成本,因此,本文将主要论述末端IT设备的供电系统典型方案和发展趋势。
数据中心主流IT设备供电方案
一、不间断电源主用方案
1.1 AC UPS方案
几十年来,为解决数据中心内IT设备的供电间断和供电波动等电能质量问题,数据中心一直采用AC UPS+后备电池方案,由AC UPS提供符合电能质量需求的供电波形,由后备电池解决供电的短时中断,在世界范围内得到了广泛而成熟的应用。但近年来,随着数据中心建设规模的越来越大,用户对数据中心能效和可用性的要求也越来越高,该方案固有的效率低和可用性差等缺陷越来越不为用户接受。事实上,采用单机AC UPS供电时,在负荷率较高情况下,可以达到90%甚至更高的系统效率,但实际项目中通常会根据不同可用性的需求,大量采用N+1或2N系统配置,因冗余度较高而导致实际负载率较低,直接导致了实际系统效率仅约80%-90%,甚至更低。这意味着在一个IT负载为1000kW的数据中心中,仅AC UPS及其相应制冷损耗就耗费了约200kW,能效过低。另外,AC UPS因其自身原理特性,系统架构复杂,内部器件繁多,导致其可靠性差(尤其是输出端的静态开关切换时容易产生瞬断),维护难度大,实际可用性较低。典型方案详见下图。
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