550個應用系統,30萬安培的供電能力,看似兩個普通的數字卻折射出高壓直流供電系統市場正邁向成熟。
從2007年中國電信率先提出提高壓直流供電系統并在江蘇開展試點工作以來,在短短的6年時間內,240V高壓直流供電技術已經在超過550萬個系統中得到應用,供電能力超過30萬安培,如此規模的應用在全球范圍內尚屬首次。
更重要的一點是,在經歷了從小范圍技術應用到兩次規模集采,再到實際場景中節能優勢的深度挖掘,在主導運營商中國電信和突破電氣等業內主導合作伙伴的共同推動下,通信業界有望在2013年迎來高壓直流規模應用元年。
多方合推高壓直流
隨著節能減排工作的深入進行,“建設節約又安全的通信供電系統”已經成為通信運營企業關注的重點。
在三大運營商中,中國電信作為240V高壓直流供電系統的主要推動者,早在2007年,便在江蘇開展試點工作,截至2011年11月底,中國電信全網絡240V高壓直流電源系統已經達到251個,高壓直流總供電容量超過10萬安培。
試點工作結果表明,相對傳統的供電系統,高壓直流供電系統具有結構簡單、可靠性高、可維護性強等優點,更重要的是大大節省了運營商的機房電費成本。
于是,在試點成功的基礎上,2012年,中國電信開展了更大規模的高壓直流供電系統招標工作。資料顯示,在中國電信2012年第二批統談統簽電源空調產品集采中,高壓直流產品需求約為185臺,相對應地,大容量模塊化不間斷電源產品需求約為4臺;大容量不間斷電源產品需求約為76臺。中國電信正在有計劃地縮減UPS的采購量,轉向高壓直流產品。
技術的規模應用離不開標準的支持。2012年2月,適逢《通信用240V直流供電系統》標準正式實施。中國通信標準化協會通信電源與通信局站工作環境技術委員會主席熊蘭英,作為標準制定的參與者,在接受《通信產業報》(網)記者采訪時充滿信心地表示,高壓直流供電取代交流UPS供電系統是必然趨勢。
當然,中國電信敢于嘗試240V直流電源應用,并旨在適當條件下替換220V交流UPS供電系統,是經過前期一番技術認證的。中國通信學會通信電源委員會楊世忠撰文寫到,專家研究發現在用的通信用IT類設備具有交直流兼容特性,即原來使用交流220V電源的設備,同樣可以使用240V直流電源。
不過,在推進240V直流供電技術中,中國電信還是遇到了IT負載設備響應的難題。為此,中國電信全方位開展了對IT設備是否可用240V直流電源的驗證工作。楊世忠表示,幾年來,中國電信聯合IT廠商檢查了數十個廠家五百多個型號設備的用電兼容性,驗證98%的在網設備可使用240V直流電源。
努力轉化成成果。設備廠商經歷了“反對-默認-默許-贊同”的態度轉變,各大服務器廠商已經在打造符合高壓直流供電系統的設備。目前已在高壓直流系統中主要投用的設備有IBM服務器、DELL服務器、HP服務器、思科路由器、華為交換機、HP及聯想臺式機等。
值得一提的是,在中國電信以外,阿里巴巴、騰訊、百度等企業也表現出大膽應用之舉措,在數據中心和機房內引入高壓直流系統。
據不完全統計,截至2012年底,中國通信行業用240V直流系統已達到550個系統,其中中國電信約450個、中國聯通40個、中國移動44個(含鐵通),其他17個,總供電容量30.52萬安培。與此同時全國預計超過80000臺IT設備使用240V直流電源。
數據中心的供電“新寵”
面向高壓直流供電系統的未來,業界均認為其將在數據中心發揮更大作為。勞倫斯伯克利國家實驗室五年的研究成果證明,數據中心使用高壓直流配電可能節約10%-20%的能源消耗。
這恰好符合電信運營商和企業的需求。在工業和信息化部剛剛出臺的《關于進一步加強通信業節能減排工作的指導意見》中,再次強調,確保新建大型數據中心的PUE值達到1.5以下,力爭使改造后數據中心的PUE值下降到2以下。
相對傳統的交流供電系統,高壓直流供電系統具備三大優勢。首先高可靠性,其主要從三個方面體現:一是采用直流供電,蓄電池可以作為電源直接并聯在負載端,當停電時,蓄電池的電能可以直接供給負載,確保供電的不間斷。二是直流供電只有電壓幅值一個參數,各個直流模塊之間不存在相位、相序、頻率需同步的問題,系統結構簡單很多,可靠性大大提高。三是交流UPS系統雖然可以提高冗余度來提高安全系數,但是由于涉及到同步問題,每個模塊之間必須相互通信來保持同步,所以還是存在并機板的單點故障問題。而直流模塊沒有這些問題,即使脫離控制模塊,只要保持輸出電壓穩定,也能并聯輸出電能。
其次高壓直流供電系統還具備高效節能特點。和交流UPS系統相比,直流供電省掉了逆變環節,而一般逆變的損耗在5%左右,因此電源的效率得以提高。并且,由于服務器輸入的是直流電,也就不存在功率因數及諧波的問題,降低了線損。最后由于并機技術簡單,可以采用大量的模塊并聯,使每個模塊的使用率可達到70%~80%,比起交流UPS系統提高了很多。
最后高壓直流供電系統還具備可維護、擴容便捷的特點,因為采用高壓直流供電,就如現在一直使用的48V直流系統一樣,系統由模塊組成,維護人員可以自己進行維護。
目前,已經多家運營數據中心的企業表達出應用高壓直流供電系統的意愿。
高壓直流PDU不可或缺
作為高壓直流供電系統的重要組成部分——高壓直流PDU也在此扮演重要的角色。通信電源模塊根據供電到通信設備電源輸入端的電源電壓的種類,可分為交流供電系統和直流供電系統。目前,電信網絡設備采用48V直流電源供電;數據通信設備采用380/220V交流UPS供電。
傳統的PDU就是給數據通信設備供電的交流380/220V電源分配單元。而240V高壓直流PDU是給數據通信設備供電的直流240V電源分配單元,高壓是相對于48V低壓直流電源供電而言的,但其供電的對象卻不是電信網絡設備,而同樣是數據通信設備。
目前國內直流PDU還在起步階段,試運營的直流PDU主要來自非專業廠商。突破電氣通信用240V直流PDU是依據《YDT2378-2011通信用240V直流供電系統》標準設計,符合標準的要求,并通過了泰爾實驗室的專業檢測。同高壓直流供電系統相一致,是高壓直流供電系統的重要組成部分,并延續突破PDU質量可靠、工藝成熟,安全性能高的產品特點;采取定制化服務,安全按照客戶的實際需求定制;鋁合金型材外殼,輸入輸出形式靈活;在安裝方面,具有橫安裝和豎安裝的產品,可最大限度地滿足現場安裝調試的需要。
突破電氣銷售總監顏輝表示,目前,突破電氣高壓直流PDU在運營商數據中心供電領域,已經得到了認可。在呼和浩特電信IDC機房直流電源改造項目中,采用了突破電氣的高壓直流PDU產品,配合整體機房改進,電能節省約20-30%。其實突破電氣一直致力于通過節能設備的選用及維護,促進節能減排,推動機房的綠色環保理念。
利用高壓直流對IT設備供電,改變了傳統的供電模式受到業界的高度關注,尤其是經濟效益和社會效益顯著,相信很快將會被通信運營商和IT行業接受和普及。
通信用240V直流技術應用在中國大地上,從東到西、從南到北到處都有應用痕跡。高技術在通信行業中產生,走進了專網、金融、廣電等很多新的應用場景,受到各方面越來越多的關注。2013年,240V直流技術較大范圍、較快速度的推廣局面必將形成。