浅谈数据中心 . 高压直流
作者: @KPang 支付宝- 网络架构师
编辑: @陈怀临, 弯曲评论
前言
本人只是普通的网络工程师，本文来源于日常学习积累笔记，仅供大家当成科普，文中尽可能量化数据，少用“很多”“极大”类词汇，同时由于是笔记，文字均有出处，凡是雷同全因照抄，幸运的是不涉及版权纠纷。
一、传统数据中心采用UPS供电的缺点
传统的数据中心大都是由UPS实现掉电保护，通常所有IT负载都要经过UPS供电，假定实际运行UPS的平均效率为90%（虽然目前UPS最高效率是可以达到95%以上，但UPS的效率和负载率有关，随着负载率的提升，效率才会变提升，因此正常情况下20%-40%负载率很难会达到最优的效率点。根据在运行UPS的实际测试数据，绝大多数情况下的效率不高于90%），即每100度电，经过UPS这个环节就白白损耗掉10%。不仅如此，由于 UPS自身散也需要空调交换带走热量，按数据中心典型PUE为1.8来算，那么UPS环节带来的总能耗达18%，很不节能。交流系统一般运行在低负荷下（通常在30%），实际运行效率较低，直流系统通过模块休眠可以提高负荷率，实际运行的效率较高。
二、采用240V高压直流的特点：
从上图的对比，我们可以清晰地看到：
1、减少变化级数，整体效率更高；
2、电池直挂在输出母线上，相当于提供另外一路备份，可靠性更高；
3、兼容现有绝大多数IT设备的高频开关电源，用电设备几乎不用任何更改，推广容易；
4、拓扑非常简单，可靠性提高；
5、高压直流系统为模块化热插拔设计，运维简单方便，减低运维成本
6、易于扩容
高压直流可靠性，扩展性，管理性，以及谐波等优势明显，随着数据中心技术的发展以及降低运营成本和节能减排的需求，高压直流技术不管是在节能、投资成本、可靠性以及运维便捷性等方面较传统的UPS都有明显优势，随着高压直流供电方案在大型的互联网数据中心等场合的越来越广泛应用，将逐步成为未来数据中心供电的趋势
【注1】：上图“酒泉新型配电设计”是服务器和交换机为12VDC Input，服务器主板和交换机电源输入都是定制的。文章后面解释标准220VAC 的IT设备可以直接接240VDC。
【注2】：酒泉是一个曾经存在二年的项目组，酒泉取自火箭发射基地之意。
三、为什么叫高压直流
高压直流并非按我国电力高低压区分标准划分，而是相对于广泛应用于通信领域的现有直流技术来称呼的，240VDC是传统48VDC的五倍电压。
四、直流电压选择标准
用于IT/IP机房的高压直流供电，欧洲研究机构提出并实验的为直流
350~400V标准，我国专家、学者曾提出以300~350V标准，我国最后制定并执行的是并执行的是240V标准。
【注】：欧洲336V高压直流请参见附件。
五、高压直流制定为 240V的原则依据
（1）直流技术应用于IT系统设备的供电后，设备运行可靠性应比原来的交流UPS 供电技术的可靠性大大提高
（2）直流电压标准替代原有交流UPS 供电技术，总体上对原有受电设备不作任何改造，为已建有交流UPS供电的系统升级改造成直流供电提供方
便
（3）直流电压标准应满足IT设备运行及IT设备配套的相关设备的使用(如有设备配套的相关设备的使用传统直流48V或交流220V的设备），使所
有设备能够统一应用一个直流供电技术标准
（4）直流电压标准应充分应用目前的整个产业链，减少现有产业链新流程（5）直流电压标准应安全与节能兼顾（目前无论从理论还是实践上，均已证明IT设备采用高压直流供电技术，相比传统的交流UPS供电技术 ,既安
全又节能。
基于以上要求，我国最终制定了新型高压直流为240V电压标准
六、220VAC IT设备可用240VDC原理
1、目前在网IT设备受电标准均为交流220V为标准，以L、N、PE三线制。
若采用高压 240V 直流供电技术可直接应用，原有火线L和零线N转变为直流电源系统中的正、负极（其对应关系后述），原有PE保护地转变为直流电源系统中的直流保护地。
【注】：为什么我国高压直流240V验证接法与现行欧洲标准 ESTI
EN300 ESTI EN300在L、N上不同，主要是我国部分设备在原220V交流供电技术上，为节约成本，设计制造时，设备内部采用的整流仅为半
波整流。对于全桥整流的对于全桥整流的IT设备，直流的正负极与原有交流设备，直流的正负极与原有交流L、N不存在对应关系。
2、 UPS交流电压的供电范围是176—264VAC，对应的整流后
的最低直流电压Uab=1.25*176V=220V，最高直流电压
Uab=1.4*264=369.6V,工作效率最高的电压点是220VAC，对应的直流电压是Uab=1.25*220=275V，显然如果我们直接将直流电接到计
算机服务器也是完全可以工作的，只要直流电压在220V—369V之间，选取2V一节120节电池，其均充电压是2.35*120=282VDC，浮充电压是2.25*120=270VDC。
结论：由于服务器电源是将UPS提供的交流电源先要整流成直流电，然后再将直流再变换成12V、5V或3.3V等低压直流给服务使用，而全桥二极管整流电路对直流电可以直接输入，只要直流电压能够达到220V以上就可以使用！
【注】：此照片拍自对我们科普时高压直流技术的推动者在讲解为什么220VAC可以直接用240VDC。
七、 HVDC为什么可以替代UPS？
八、行业使用情况及建设成本
1、中国电信全网用240V直流电源系统数已达到252个，直流总容量超过10万安培，功率为24000KW,相当于交流UPS30000KVA的供电能力。供电品质提升：可用度可由“六个9”向“十个9”逼近；带载率大幅提升；系统节电率在20%左右；可节约建设投资20%左右
2、中国几大互联网公司都已投入使用
3、短期建设成本无明显优势，但随着行业的普及使用，相关模块的量产会逐步降低相应成本。
4、哪些品牌服务器支持12VDC输入：DELL、中兴、浪潮
哪些品牌交换机支持12VDC输入: 锐捷定制交换机
九、-48VDC来由：
使用早期的通讯网是电话网，话机的供电是由局端供电的，为了尽可能提高用户到局端的的距离选择了-48V，这个电压不能太高，因为36V是安全电压，采用太高的电压不安全，但电压也不能太低，太低的电压会因传输线的压降导致到用户端的电压过低而使设备无法工作。
因此选择一个不高也不低的电压作为电源系统的供电电压，（传说主要原因还是为了兼容早期设备，降低成本而考虑）-48V电源系统只是中国和大部分国家采用的通信电源标准并非所有国家都使用这个标准，如有的国家用-60V和-24V
十、对人体的安全性
本人亲自单手摸过，而且专家解释女的比男的更安全。
十一、此领域的人正在玩什么？
市电直供+HVDC
参考文献：
1、酒泉项目立项文档：朱华、Andy2(厉建宇)。
2、《数据中心的高压直流之路》李典林、朱华：https://www.doczj.com/doc/0f8604625.html,/s/50stJ
3、中恒培训材料
4、互联网信息
资料下载：
欧洲336V高压直流： https://www.doczj.com/doc/0f8604625.html,/s/4-YbR
240V直流电源系统标准：https://www.doczj.com/doc/0f8604625.html,/s/2zUpP
数据中心高效交流配电与直流配电的量化比较：https://www.doczj.com/doc/0f8604625.html,/s/4--cB 交流电源的高压直流直供可行性分析：https://www.doczj.com/doc/0f8604625.html,/s/50sn2
数据中心的高压直流之路：https://www.doczj.com/doc/0f8604625.html,/s/50stJ
感谢我的师长Andy li及我的朋友朱华、李典林。感激酒泉的日子，如果还有一次失败，我仍这样选择。
数据中心机房节能简析 贾骏 吕捷 王众彪 工业和信息化部电信研究院 邮电工业产品质量监督检验中心 摘要：本文阐述了数据中心机房的主要能耗分布情况，并从数据设备、电源系统、空调系统、机房气流组织几个方面介绍了机房降耗的主要方式。 关键词：数据中心 UPS 气流组织 1、数据中心机房概述 数据中心是为集中式收集、存储、处理和发送数据的设备提供运行维护的设施以及相关的服务体系。数据中心提供的主要业务包括主机托管、资源出租、系统维护、管理服务，以及其他支撑、运行服务等。 本文所提到的数据中心机房，是指承载数据中心业务的基础设施，一般由核心业务机房、UPS机房、电池室、空调机房、柴油发电机房等构成。 我国数据中心市场发展迅速，根据赛迪顾问年度报告，2010年中国IDC市场规模达到102.2亿元。我国2005年以来数据中心市场发展的趋势如图1所示。 图1 我国IDC市场发展趋势 2、数据中心机房能耗分布 2010年我国数据中心资源投入占总投入将近30%，维护成本占总投入近15%。[1]2010年我国数据中心运营成本分布如图2所示。
图2 2010年中国IDC公司最高运营成本分析 数据中心机房能耗主要分为服务器/网络设备能耗、制冷能耗、供电系统能耗、照明和其他能耗。根据EYP Mission Critical Facilities所提供的数据，50%的数据中心用电量是被服务器/网络设备所消耗。制冷系统是数据中心内第二大能耗系统，其耗电量占数据中心总耗电量的37%。供电系统占10%，照明和其他占3%。[2] 3、数据设备降耗 数据设备是承载数据中心的业务核心设备，同时也是耗电量所占比例最大的设备。根据亚马逊JamesHamilton的研究，数据中心服务器硬件所消耗的电力的费用约占57%。针对不同规模的数据中心，该费用比例是不同的。2010年我国数据中心规模分布如图3所示。 图3 2010年中国IDC公司的机房服务器数量 服务器是数据中心最为常见的设备。使用高效低能耗的服务器是数据设备降耗的关键所在。Standard Performance Evaluation Corporation(SPEC) 是一个全球性的、权威的第三方应用性能测试组织，它制定了一系列的规范来评定服务器应用性能。可以根据SPEC的测试值评定服务器的效能/能耗，以此作为选购服务器的参考。另一个评定标准是能源之星的服务器标准，符合能源之星标准的服务器要比旧式服务器多出30%的能源效率。 对于网络设备，可以使用TEEER值以及ECR/EER性能能耗比评估法进行节能分析。 4、电源系统降耗
再论高压直流（HVDC ）在数据机房的应用 摘要：数据中心首先应用在军事之上，随着社会科技不断发展、进步，逐渐在各个行业中使用，随着人们对数据的飞速增加的需求量，促进了通信行业在数据中心机房的建设压力，但庞大的数据市场，不可预估的数据增长趋势，也极大地刺激了通信行业、互联网行业在数据中心机房投入建设的决心，并付诸行动。而在数据中心机房的配电系统的建设中，从最初的简单的机械化的UPS 到安全系数高的系统，再逐步发展到高压直流配电系统，仅仅几十年。传统的UPS 电源，存在初始投资大，后期利用率低、可靠性差、运行能效低和维护困难等明显缺点。因此，作为UPS 的替代产品—高压直流电源（HVDC）便应运而生，而且越来越受到电源、通信等行业的重视。 关键词：数据机房；UPS供电系统；高压直流供电系统； 引言： 在本文，从UPS配电系统产生、原理及使用与高压直流配电系统分开叙述，剖析高压直流电源与UPS 电源对比和数据中心配电不同，完全地论述高压直流的应用前景，为进入该行业或有兴趣的读者提供参考。 1、传统的UPS供电系统 1.1、传统UPS供电发展 不间断电源是随着电子计算机的发展而发展的，由最初纯机械机构逐渐改变成为科技含量高且电子集成的电气设备，不间断电源的历史至今也不过几十年的历史。在不间断电源（UPS）发展经历了四代：第一代UPS电源—动态UPS：利用机械惯性储能以及电动机、发电机的能量传输机制以提供短时间的不间断供电，这种早期产品体积庞大、造价昂贵、噪声巨大，犹如一个小型电厂。第二代UPS电源—工频UPS电源机。工频UPS电源机目前常用于功率较大、用电环境较差的场合。第三代UPS电源—高频UPS电源机。高频机的出现进一步提升了功率密度，体积减小了50%，从功能模块上提升了维护性，缩短了MTTR时间，可在数小时内完成修复。第四代UPS电源—模块化高频UPS电源。高频机技术的发展为UPS的模块化架构提供了技术可能，结合类似通信电源的模块冗余技术的供电架构，模块化的高频UPS得以实现。 1.2、传统UPS供电方案 传统的UPS电源有一定的特点，它们虽然原理上简单，构造元件却比较多，除了燃料机和发电机之外还有整流器、飞轮等结构。新型的UPS电源不会出现这种情况，它将所有起作用的组成部分集合在一个规则的箱体里，运输、操作及安装在都非常简单。 传统的数据中心的电源系统是UPS系统，当电网掉电时，蓄电池经过逆变器变换为交流电供给负载，主要有3种供电方式。 1）串联热备份UPS供电方式。如图1所示，串联热备份UPS供电方式为2个UPS串联，但由于旁路开关的控制，其中只有1个UPS对负载供电，2个UPS互为备份，消除了单点故障，但存在超载能力差、备机老化不均等问题。 图1
数据机房高压直流供电模式的探讨 中国移动通信集团
前言 随着我国通信行业的高速发展，数据业务快速增加，传统的UPS供 电系统的大量应用加剧了通信局站的供电压力，增大了安全隐患，也 加大了设备维护工作量。 而众所周知直流供电系统的可靠性要高于UPS供电系统，那么我们 能不能找到一种新的供电系统来取代UPS供电系统，消除人们的顾虑 呢。因此我们对一种新型的高压直流供电系统做一些应用探讨。
前言 而自上世纪80年代以后，很多国家都在研究和实施300 ￣400V高压直流(HVDC)供电系统。在INTELEC上经常发布有各国的相关研究论文： 1999年日本代表提出《290V直流供电系统是电信和数据高效和可靠的供电系统》 1999年法国电信和阿尔卡持公司提出《供电给新的电信网络和服务用的新的供电系统》 2000年又发表了《用于电信和数据融合的整流型AC供电的新方法》 2007年发表了美国《在电信和数据中心改进能源效率的400V直流供电系统的评估》 2007年瑞典《在Gnesta市数据中心运行一年的9kW HVDC UPS供电系统》等等论文。
目录 传统的UPS供电模式 高压直流供电的可行性 高压直流供电的特点 高压直流供电的实例
传统的UPS解决方案 Uninterruptible Power System的缩写UPS，也就是不间断电源系统。在通信行业中，我们所说的UPS供电系统通常指的是交流用不间断电源系统。 就是当市电正常输入时，UPS通过整流、逆变为负载提供高质量的交流电源，同时其整流部分对蓄电池组进行充电； 当市电中断（事故停电）或输入故障时，由UPS蓄电池 组进行放电，通过逆变部分持续为负载提供高质量的交流电源，使负载维持正常工作。
数据中心得高压直流之路 1.引言 传统得数据中心大都通过UPS来实现掉电保护,通常所有ＩT负载都要经过UＰS来供电,假定实际运行ＵPS得平均效率为９0%(虽然目前UPS最高效率就是可以达到9５％以上，但我们知道UPS得效率与负载率有关，如左下图所示,随着负载率得提升,效率才会变高，那么正常情况2０％—4０%负载率下很难会达到最高效率点。根据在运行UPS得实际测试数据，绝大多数情况下得效率不高于90%）,那么每１００度电，经过UPＳ这个环节就白白损耗掉1０％。不仅如此，我们还需要考虑UPS散发出来得热量需要额外得空调带走,按数据中心典型PUE为1、８来算，那么ＵPＳ环节带来得总能耗达18%，很不节能。 （a)UPＳ效率与负载率得关系（b)传统机房得能耗分布我们还知道ＵPS设备得拓扑结构比较复杂，因此其单机可靠性一直不就是很高。为了解决单点故障问题，通常会引入2Ｎ,甚至2*(N+1）得冗余配置,那么这种情况下,虽然一定程度上提升了整个系统得可靠性，但带来得问题其实不少.首先,投资成本双倍增加,而且占用了很多机房得宝贵空间，并增加了运维得复杂度.其次，同前面解释过得一样,UＰS系统得负载率在2N情况下会比较低，此时UPS得效率也很低,额外增加了不少电费开销并浪费了很多宝贵得能源。最后,单机UPS得容量可能不够大,那么往往会采用并机模式，同样由于ＵPＳ自身结构得复杂性，且并机要求幅度、频率、相位等同,加上并机板自身也为单故障点，并机风险较大. 很多实际发生得案例表明在市电电网正常情况下，但因UPS自身故障引起机房掉电情况。UPＳ就是大容量危险设备,其内部电容等元件寿命只有五年，因此电容击穿、漏液短路等危险也时有发生,轻则造成系统宕机，重则导致机房着火，而且出了事故，第一时间现场无法处理，严
数据中心机房供电 解决方案
中国移动正规划建设多个集团级和更多数量的省级数据中心,这些数据中心将优先采用云计算和虚拟化技术,以及仓储式、模块化机房的建设模式,具有规模大,用电负荷密度高、总功率大、空间紧凑等特点。同时集团公司对规划建设的数据中心提出了低成本、低能耗、扩展灵活的目标。因此对机房供电系统的可靠性、经济性、可扩展性、运行维护成本、节能环保和占地空间等提出了更高的要求。 本文经过对通信电源新产品、新技术应用分析,提出了新型全分散供电结构、336V高压直流电源和锂电池的应用,来实现建设高可靠性、高维护性、高效节能和高灵活性的数据中心机房供电系统。 新型全分散供电结构 一、新型全分散供电结构形式 新型全分散供电结构是指将不间断电源系统(含电池)分散安装在用电设备的列头或列间,就地为ICT设备供电。全分散供电系
统主要由电池柜、电源机柜和配电柜组成,其组成示意图如图1所示: 二、新型全分散供电结构特点 1、可取消电力电池室的建设,节约机房前期土建建设成本 由于将电源设备(含电池)分散到ICT设备机房内部安装,无需再单独设置电力电池室,这样可减少机房前期土建建设成本,更能提高机房的利用率; 2、柔性规划,按需扩容,实现边成长边投资的建设模式 选择模块化电源设备建设,电源系统容量能够根据机房的实际容量需求配置,逐步扩容,无需在建设初期一次性按最大容量建设,只要在机房初期规划好配电容量即可; 3、电源系统结构简单,可靠性高 从电源系统组成方面来看,全分散供电电源系统组成相对传统集中供电电源系统组成简单,系统可靠性非常高。全分散供电系统
完全贴近通信设备供电,省去了输出配电屏到列头柜间的供电环节,经过系统可靠性计算,全分散供电系统可用度可达到99.999999%; 4、电源系统效率高,节能效果明显 选用高效电源设备,电源系统效率能够达到95%以上,与传统“1+1”UPS冗余系统相比,电源系统效率可提高5%～10%; 5、电源系统配置灵活,可满足不同等级通信设备的用电需求 由于电源设备安装在每列设备的列头或列间,可根据通信设备供电等级要求,采用单电源或双电源系统供电。因此,当机房全部 采用全分散供电结构后,能够随时应对同ICT设备的供电需求, 提高了工作效率; 6、电源设备安装紧凑,提高了机房通信设备的装机率 由于列头电源设备均采用19″标准机柜安装,设备安装紧凑,占地面积小,拆装方便,因此搬迁容易、快捷、无浪费或少浪费,随时可满足机房区域调整的需求。 三、新型全分散供电结构对设备的选型要求
微模块数据中心优势分析 随着“互联网+”“中国制造2025”等国家战略的全面深化，云计算、大数据、物联网、移动互联网等新兴产业迅猛发展。在此推动下，国内云计算数据中心的数量与建设规模日益增长，建设等级和单机柜功率密度也逐渐趋高。全面规划、分期建设、快速部署、灵活扩展、高可用性、低 PUE 值和最优TCO，一直是各行业用户的核心需求。微模块数据中心具备集约、绿色、安全、高效的优势，能有效满足超大型、大型、小型数据中心快速部署和分期建设的需求。 1.微模块方案概述 每一套微模块就是一个标准的数据中心，包含IDC数据中心应具备的供配电系统、制冷系统、综合运维管理系统、消防系统，各微模块之间相互独立性，运行时互不干扰，IT设备稳定性和可靠性得以提高。 微模块基础设施如基础底座、框架、电池柜、电池组、IT机柜、顶部封闭反板、通道门、闭门器等能在工厂按统一标准配备和预制。设计者根据用户 IT 机柜负荷要求，通过ICEPAK、6SigmaET、Flotherm软件建模，按照IT负荷散热和进排风需求，优化设计有组织散热和进排风模型，为用户快速定制最优方案。最优方案结合工厂预制的优势，缩短方案设计和现场组装时间，最大化的提高交付速度。 1.1模块化设计理念 模块化设计理念贯彻园区、楼层及机房三个层面，各层面相辅相成，匹配得当，让数据机房达到合理规划、节约投资、施工便捷、智能运维的效果。
表1机房微模块设计理念 1.2传统建设模型 国内数据中心机房大部分仍采用传统的地板下送风+冷热通道隔离+冷通道封闭的非框架式模块化设计，根据电源及空调设备摆放位置的不同，大致可以划分为电源及空调均内置、电源及空调均外置、电源外置空调内置三种模型。这三种模型均采用了冷通道封闭，制冷方式可采用地板下送风或者行间空调就近送风两种模式，在单列机柜数量不多或单机架功耗不高的情况下，可以将UPS及蓄电池内置在模块内部。在施工安装时，这三种模式通常都要求做 600mm高架空地板，且所有设备的机墩需要焊接固定，整体建设周期长，不易拓展。 1.3微模块应用方案及典型配置 相对传统建设模型，微模块数据中心能改善施工繁琐周期长，统一质量标准，解决机房末端智能运维的问题。框架式微模块相对非框架微模块，能更好的实现集成化、定制化和工厂预制，以适应中高功率密度及未来整机柜（云柜）的应用需求，本文以框架式微模块数据中心的优势展开讨论。 根据单机柜功率密度不同，框架式微模块也可以分为高、中、低三类方案，以高功率密度框架式微模块应用方案为例阐述三种模式。
数据中心机房高压直流供电技术研究 中国电信股份有限公司广州研究院 孙文波 侯福平 赖世能 摘要：本文分析了现有IDC机房采用交流供电方式所存在的问题，并提出了采用直流供电方式的可行性。在详细分析了直流供电电压的选择以及直流供电的优点和一些可能存在的问题的同时，结合实际情况，对高压直流供电系统的设计提出了相关建议。 关键词：交流直流供电IDC 电压 1 概述 近年来由于web2.0、P2P、网络视频业务的兴起和大量风险资金的注入，使得IDC业务有了很大的提升，其市场规模也随之增长。根据中国IT实验室、《中国计算机报》和互联网观察中心发布的《中国IDC产业发展研究报告》显示，2006年我国IDC市场规模达到了23.1亿元。随着短信、语音、网络视频等多网融合的应用，以及电子商务的日益火爆，2007年中国的IDC市场规模已经达到了36亿元。据互联网观察中心预测，2010年，中国IDC市场规模预计将达到100亿元。现在国内已经出现的大型IDC 园区里，运行着数千台服务器，耗电功率更是达到了上千kW，如何安全可靠的为IDC机房设备供电已经成为IDC产业进一步发展的重要难点。 2 IDC供电现状 2.1 现有供电方式 当前，一般的IDC服务器设备要求交流电源输入，即220V，50Hz的单相交流电源。IDC机房的服务器、路由器、磁盘阵列等网络设备的电源系统我们称之为交流UPS系统。交流UPS系统由整流器、逆变器、蓄电池和静态开关等组成。在市电正常时，市电交流电源经整流器变换为直流电供给逆变器，同时给蓄电池充电，逆变器将直流电变换为50Hz交流电供给负载。在停电时，蓄电池放出电能，通过逆变器变换为交流电，供给负载。为了提高设备供电的可靠性，通常采取了多台UPS冗余并机的方式，如1＋1系统。根据客户的重要性，一般分为两种供电方式，一种是单套（N+1）UPS系统，这种供电方式比较普遍，广泛用于各种数据中心机房，但供电回路中存在单点故障点，安全可靠性无法提高。另一种是两套（N＋1）UPS系统并联冗余供电系统，这种供电方式安全可靠性非常高，适用于一些高端客户，但前提是服务器必须具有两个电源，可以两路输入。 2.2 存在问题 2.2.1 交流UPS供电的缺点 因为交流电的电压方向、幅值每时每刻都在发生变化，当采用多台UPS并机输出时，就必须保证并机的每台机输出的相位、频率、幅值相同。在需要切旁路时，为了保障不间断供电，就必须保持对市电的相位、频率、幅值的跟踪和同步，当市电发生大范围变化时，其各种参数总会在一定范围内波动，因
数据中心的高压直流之路 1.引言 传统的数据中心大都通过UPS来实现掉电保护，通常所有IT负载都要经过UPS来供电，假定实际运行UPS的平均效率为90%（虽然目前UPS最高效率是可以达到95%以上，但我们知道UPS的效率和负载率有关，如左下图所示，随着负载率的提升，效率才会变高，那么正常情况20%-40%负载率下很难会达到最高效率点。根据在运行UPS的实际测试数据，绝大多数情况下的效率不高于90%），那么每100度电，经过UPS这个环节就白白损耗掉10%。不仅如此，我们还需要考虑UPS散发出来的热量需要额外的空调带走，按数据中心典型PUE为1.8来算，那么UPS环节带来的总能耗达18%，很不节能。 （a）UPS效率和负载率的关系（b）传统机房的能耗分布我们还知道UPS设备的拓扑结构比较复杂，因此其单机可靠性一直不是很高。为了解决单点故障问题，通常会引入2N，甚至2*（N+1）的冗余配置，那么这种情况下，虽然一定程度上提升了整个系统的可靠性，但带来的问题其实不少。首先，投资成本双倍增加，而且占用了很多机房的宝贵空间，并增加了运维的复杂度。其次，同前面解释过的一样，UPS系统的负载率在2N情况下会比较低，此时UPS的效率也很低，额外增加了不少电费开销并浪费了很多宝贵的能源。最后，单机UPS的容量可能不够大，那么往往会采用并机模式，同样由于UPS自身结构的复杂性，且并机要求幅度、频率、相位等同，加上并机板自身也为单故障点，并机风险较大。 很多实际发生的案例表明在市电电网正常情况下，但因UPS自身故障引起机房掉电情况。UPS是大容量危险设备，其内部电容等元件寿命只有五年，因此电容击穿、漏液短路等危险也时有发生，轻则造成系统宕机，重则导致机房着火，而且出了事故，第一时间现场无法处理，严
附件3 机房机柜及配套设施要求 1.整机柜服务器机柜(数量845个，287个20A、558个32A) 说明:863个服务器机柜由百度提供，由乙方负责机柜部署区域的物理条件保障。 ?机柜尺寸：20A机柜，高2100mm、宽600mm、纵深1200mm ，重量小于1200KG；32A 机柜，高2100mm、宽600mm、纵深1200mm，重量小于1000KG； ?供电要求：双路UPS（或高压直流）供电，交流220V；20A机柜平均电流为20A/架，最大峰值电流不超过24A/架；32A机柜平均电流为32A/架，最大峰值电流不超过36A/架（数值均为交流参数，如机房为高压直流，涉及供电参数需换算为直流参数）； ?电力配置：每个20A机柜配置双路32A工业连接器，规格IEC60309 32A 220V/2P+E； 每个32A机柜配置双路64A工业连接器，规格IEC60309 63A 220V/2P+E；工业连接器由乙方提供并安装，其中公头提供给百度安装； ?接地需求：机柜架顶设置接地铜排，高度2600mm-3100mm，每个机柜对应接地铜排需要开孔2个，直径为6mm； ?机柜定位：机柜落地位置需提供机600*1200mm的框示，保证立体空间的仅供服务器机柜使用；机房冷通道立柱宽度需满足600mm的倍数，如是架空地板机墩需符合 百度设计要求； ?机柜连接：冷通道设计使用毛刷或软胶作为与机柜顶部的软结合（毛刷及软胶需满足机房防火要求），设计高度为50mm，其中25mm低于机柜高度，即毛刷或软胶高度在2075mm~2125mm； ?机柜运输：园区道路要求能同时容纳2~3辆40英尺标准集装箱货柜车停车等待，满足18米车辆转弯半径需求，地面承重大于40吨货车；具备18米货车直达卸货平台能力，支持货车对接卸货，如是地面卸货，由运营商提供人工驾驶叉车进行驳运（承载能力>3000KG）；从卸货平台到机柜部署区域通道需要坡度小于8度，所有通道无 门槛，如是非耐磨地面需提供保护材料；24小时货梯，轿厢尺寸需要大于高2400mm、深2000mm、门宽800mm、承重大于2T, 电梯故障时及时维修，避免影响机柜运输； 运输全程需要满足机柜竖向及侧向承重； ?机柜拆装：卸货区域附近需要配置机柜拆装区（从卸货区到拆装区及机房全程需要防雨），并在拆装区域附近配置6个IEC60309 32A 220V/2P+E、6个IEC60309 63A 220V/2P+E测试工业连接器用于机柜测试。 2.网核心机柜（10个） 说明：网络核心机柜由百度提供，由乙方负责该机柜的整体承重底座制作及机柜安 装。 ?数量：10个（2个数据中心核心，8个网核心） ?目前使用的机柜尺寸：高2258mm、宽1017mm、纵深1200mm； ?供电要求：每个机柜要求由有来自两组不同的UPS组进行供电；单机柜最大功率 13.75KW；
电信互联网数据中心（IDC）的能耗测评方法核心提示：本标准分析了互联网数据中心（以下简称数据中心）的能耗结构，定义数据中心的能效指标，提出数据中心能耗测量方法和能效数据发布要求。本标准主要规定了数据中心的直接消耗的电能，不包括油、水等其它能源或资源的消耗。本标准适用于数据中心能 耗的测量及能效的计算，用于了解数据中心能源效率状况，比较不同数据中心之间的能源效率及作为数据中心节能水平评级的依据。 前言 本标准是数据中心的系列标准文件之一，该系列标准文件的预计结构及名称如下： 1） YD/T 2542-2013 电信互联网数据中心（IDC）总体技术要求2） YD/T 2441-2013 互联网数据中心技术及分级分类标准 3） YD/T 2442-2013 互联网数据中心资源占用、能效及排放技 术要求和评测方法 4） YD/T 2543-2013 电信互联网数据中心（IDC）的能耗测评方法 5）电信互联网数据中心（IDC）的运维管理技术要求 6）电信互联网数据中心（IDC）网络设备测试方法 7）电信互联网数据中心（IDC）网络设备技术要求 8）集装箱式电信互联网数据中心（IDC）总体技术要求 9）基于云计算的互联网数据中心网络互联技术要求
10）基于云计算的互联网数据中心安全指南 11）电信互联网数据中心（IDC）虚拟资源管理技术架构请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。 本标准由中国通信标准化协会提出并归口。 本标准起草单位：中国移动通信集团公司、工业和信息化部电信研究院、中国联合网络通信集团有限公司、中国电信集团公司、中兴通讯股份有限公司、华为技术有限公司、百度在线网络技术（北京）有限公司、深圳市腾讯计算机系统有限公司、中金数据系统有限公司、阿里巴巴（中国）有限公司、上海宽带技术及应用工程研究中心。 本标准主要起草人：唐华斌、李洁、房秉毅、蔡永顺、李明栋、高新菊、陈尚义、谭杰夫、连雄伟、刘水旺、张敬、方行、李典林、高巍、郭亮、于涛。 电信互联网数据中心（IDC）的能耗测评方法 1 范围 本标准分析了互联网数据中心（以下简称数据中心）的能耗结构，定义数据中心的能效指标，提出数据中心能耗测量方法和能效数据发布要求。本标准主要规定了数据中心的直接消耗的电能，不包括油、水等其它能源或资源的消耗。 本标准适用于数据中心能耗的测量及能效的计算，用于了解数据中心能源效率状况，比较不同数据中心之间的能源效率及作为数据中心节能水平评级的依据。
240V高压直流在通信中心机房的运用研究 刘均 公诚管理咨询有限公司广东广州 510610 摘要：科技不断发展，人们对数据的需求不断增大，数据中心机房所面临的压力和挑战空前巨大。社会发展促进数据中心机房的配电建设，在传统的数据中心机房中，USP电源的初始投资过大，并且在后期的使用率较低，运行效率以及维护困境呈现出了明显的缺点，所以高压直流电源应运而生,高压直流电源与普通的交流电源相比具有较强的实际应用性能，能够进行电能稳定传输，近年来，240V高压直流电源在数据中心机房中的运用是通信电源设备发展的重要突破。本文对240V高压直流技术进行概述，研究其在数据中心机房中的实际应用，并根据运用现状提出一些供电建议。 关键词：240V高压直流电源；数据中心机房；运用与研究 中图分类号：TV 文献标识码： A 1 高压直流技术概述 240V的高压直流系统别名为直流UPS，直流UPS在电力设备中应用非常广泛，在通信领域、计算机领域以及专业的医疗设备的数据机房中得以应用，是各类数据交换机、服务器以及计算机系统等的备用电源。该种电源在供电性能特点突出，与传统的UPS相比，其工作效率较高，拓扑形式不复杂，更加容易实现扩容。高压直流电源的工作原理图如图1。从高压直流电源的工作原理中可以分析出电源信息号的输入主要分为四个模块，分别为输入滤波、工频滤波、DC/DC转换、LC高频滤波，AC信号通过输入滤波端被输入，经过以上模块环节，从LC高频滤波端实现DC的输出[1]。 图1高压直流电源的工作原理图
2 高压直流电源在数据中心机房运用的可行性分析 2.1 240高压直流电源供电优势 240V高压直流电源在供电上具有明显的优势，其供电特点如下： （1）能源利用率高效 240V高压直流电源在实际供电环节中忽略掉了逆变器环节，由于普通的逆变器存在一定损耗，在自身电能损耗基础上又会产生一些谐波损耗。在这样的基础上大大的削弱了电能转换步骤，进而导致系统中电能转换效率较低，而高压直流电源与之相比就不会出现这样问题。从输电能耗上分析，高压直流电源的集肤效应与交流电源相比较低，电源中的集肤效应会产生一些电能损耗，因此单从这一点上分析就可以发现高压直流电源在能耗损失上较小。高压直流电源与交流电源相比，总节能9%左右[2]。 （2）供电连续 240V高压直流的供电蓄电池输出，以及电源整流模块的输出方式相同，都采用并联的方式与负载端相连。当出现停电情况时，蓄电池可以直接从后端为负载供电，高压直流电源的母线不间断，进而在电能供应上能够实现连续性供电。此外，高压直流通过直流的输出方式进行电力传输，在该环节中不会出现谐波的干扰。由于高压直流电源传输具有整流模块，在该模块中支持热插拔，便于电力的在线维护。 （3）管理智能化 240V高压直流电源系统在实际操作中与传统的-48V直流电源系统相比具有一致性，不仅在电池管理方面，还是在电池智能化管理方面，都有相似性。也就是说，这两种电源都有以科技手段为提托的智能化管理系统，实现电能集中智能管理。电能被集中管理之后，电池的使用寿命被延长[3]。 240V高压直流电源系统与传统的家里UPS系统进行对比，具体对比项目如下表1。 表1240V高压直流电源与交流UPS对比
IDC机房UPS供电模式及供电需求分析 IDC机房建设中，动力系统的建设无疑是其重中之重，各项业务的开展，各种服务器的稳定工作，都离不开稳定、可靠、不间断的电力供给。本文简单探讨IDC机房几种电源系统结构的基本原理、优缺点、实现的可行性等。 一、IDC机房对供电的需求有如下几个特点 1、对供电要求高靠性 IDC面对的客户一般都是企业级客户，有的甚至为门户网站，若负载中断，IDC业务提供者，将会面临巨大损失，因此对供电的可靠性要求很高。 2、负载容量大 IDC机房建设投入巨大，并且会考虑到未来几年的业务增长，因此其要能承接足够大的业务量。一般一个机房约放置50-100个机架，每个机架的负载量约为几千瓦，因此一个机房的负载量约为几百到上千千瓦，一个IDC中心可能建设多个机房。 3、相对集中的供电方式 为了分担风险，同时又考虑到集中供电的方便管理性，一般按一个机房的负载容量来考虑，负载量约在几百到上千千瓦。 4、对设备的谐波污染要求高 随着国家对节能、环保的要求越来越高，电信运营商积极响应，同时，IDC机房也是用电大户，是供电单位的重点关注对象，对谐波关注的程度高，这已经是趋势。 二、传统的UPS供电解决方案 传统的数据通信设备要求交流输入电源，一般是与市电电源的电压和频率相同的电源，即220V，50Hz的单相交流电源。传统的数据通信设备的电源系统是UPS系统， UPS系统一般由整流器、逆变器、蓄电池和静态开关等组成，市电正常时，市电经整流器变换为直流电供给逆变器，同时给蓄电池充电，逆变器将直流电变换为交流电供给负载。UPS本身故障时负载可经静态开关转换为旁路市电供电，市电长时间停电时，由备用发电机组供电。 虽然IDC机房内的设备是单相供电，但功率越来越大，单相UPS功率不能做的很大，受到限制，解决的方法是用三相UPS供电，功率一般平均分到三相上，同时进行UPS并机，解决其供电的可靠性。由于UPS最终通过逆变换流供电给数据设备，如果逆变与切换部分出现故障，电池不是直接给数据设备供电，会导致数据设备中断。 几种常见的UPS供电模式 1、串联热备份 此种UPS供电方式消除了单点故障，实现简单，但是其同一时间只有一台UPS带载，因此存在超载能力差、主备机老化不均等问题，目前已经较少采用，系统图见图1： 2、并联冗余 此种UPS供电方式，最大的好处是可以负载均分，其中任意一台UPS故障，其被切离，UPS系统不用做任何切换，仍可工作在在线模式。可以根据负载量，通过增加UPS的方式实现系统容量扩充。系统图见图2。 3、双总线供电方式 此种UPS供电方式，其最大的特点是同时提供2路互不影响的供电母线，分别提供给双电源负载，或者通过STS再提供给单电源负载。此方式也很好的消除了单点故障，但限于供电方案中又增加了LBS（同步控制）和STS（双路切换），因此也增加了故障点。系统图见图3。
数据中心机房供电解决方案 中国移动正规划建设多个集团级和更多数量的省级数据中心，这些数据中心将优先采用云计算和虚拟化技术，以及仓储式、模块化机房的建设模式，具有规模大，用电负荷密度高、总功率大、空间紧凑等特点。同时集团公司对规划建设的数据中心提出了低成本、低能耗、扩展灵活的目标。因此对机房供电系统的可靠性、经济性、可扩展性、运行维护成本、节能环保和占地空间等提出了更高的要求。 本文通过对通信电源新产品、新技术应用分析，提出了新型全分散供电结构、336V高压直流电源和锂电池的应用，来实现建设高可靠性、高维护性、高效节能和高灵活性的数据中心机房供电系统。 新型全分散供电结构 一、新型全分散供电结构形式 新型全分散供电结构是指将不间断电源系统（含电池）分散安装在用电设备的列头或列间,就地为ICT设备供电。全分散供电系统主要由电池柜、电源机柜和配电柜组成，其组成示意图如图1所示： 二、新型全分散供电结构特点 1、可取消电力电池室的建设，节约机房前期土建建设成本 由于将电源设备（含电池）分散到ICT设备机房内部安装,无需再单独设置电力电池室，这样可减少机房前期土建建设成本，更能提高机房的利用率； 2、柔性规划,按需扩容，实现边成长边投资的建设模式 选择模块化电源设备建设，电源系统容量可以根据机房的实际容量需求配置, 逐步扩容，无需在建设初期一次性按最大容量建设，只要在机房初期规划好配电容量即可； 3、电源系统结构简单，可靠性高 从电源系统组成方面来看，全分散供电电源系统组成相对传统集中供电电源系统组成简单,系统可靠性非常高。全分散供电系统完全贴近通信设备供电，省去 了输出配电屏到列头柜间的供电环节，通过系统可靠性计算，全分散供电系统可用度可达到99.999999%;
1. 数据中心的高压直流之路 引言 传统的数据中心大都通过 UPS 来实现掉电保护，通常所有 IT 负载都要经过 UPS 来供电， 假定实际运行 UPS 的平均效率为 90%（虽然目前 UPS 最高效率是可以达到 95%以上，但我们 知道 UPS 的效率和负载率有关，如左下图所示，随着负载率的提升，效率才会变高，那么正常 情况 20%-40%负载率下很难会达到最高效率点。根据在运行 UPS 的实际测试数据，绝大多数 情况下的效率不高于 90%），那么每 100 度电，经过 UPS 这个环节就白白损耗掉 10%。不仅如 此，我们还需要考虑 UPS 散发出来的热量需要额外的空调带走，按数据中心典型 PUE 为 1.8 来 算，那么 UPS 环节带来的总能耗达 18%，很不节能。 （a ）UPS 效率和负载率的关系 （b ）传统机房的能耗分布 我们还知道 UPS 设备的拓扑结构比较复杂，因此其单机可靠性一直不是很高。为了解决单 点故障问题，通常会引入 2N ，甚至 2*（N+1）的冗余配置，那么这种情况下，虽然一定程度上 提升了整个系统的可靠性，但带来的问题其实不少。首先，投资成本双倍增加，而且占用了很 多机房的宝贵空间，并增加了运维的复杂度。其次，同前面解释过的一样，UPS 系统的负载率 在 2N 情况下会比较低，此时 UPS 的效率也很低，额外增加了不少电费开销并浪费了很多宝贵 的能源。最后，单机 UPS 的容量可能不够大，那么往往会采用并机模式，同样由于 UPS 自身 结构的复杂性，且并机要求幅度、频率、相位等同，加上并机板自身也为单故障点，并机风险 较大。 很多实际发生的案例表明在市电电网正常情况下，但因 UPS 自身故障引起机房掉电情况。 UPS 是大容量危险设备，其内部电容等元件寿命只有五年，因此电容击穿、漏液短路等危险也
中国移动正规划建设多个集团级和更多数量的省级数据中心,这些数据中心将优先采用云计算和虚拟化技术,以及仓储式、模块化机房的建设模式,具有规模大,用电负荷密度高、总功率大、空间紧凑等特点。同时集团公司对规划建设的数据中心提出了低成本、低能耗、扩展灵活的目标。因此对机房供电系统的可靠性、经济性、可扩展性、运行维护成本、节能环保和占地空间等提出了更高的要求。 本文通过对通信电源新产品、新技术应用分析,提出了新型全分散供电结构、336V高压直流电源和锂电池的应用,来实现建设高可靠性、高维护性、高效节能和高灵活性的数据中心机房供电系统。 新型全分散供电结构 一、新型全分散供电结构形式 新型全分散供电结构是指将不间断电源系统(含电池)分散安装在用电设备 的列头或列间,就地为ICT设备供电。全分散供电系统主要由电池柜、电源机柜和配电柜组成,其组成示意图如图1所示: 二、新型全分散供电结构特点 1、可取消电力电池室的建设,节约机房前期土建建设成本 由于将电源设备(含电池)分散到ICT设备机房内部安装,无需再单独设置电力电池室,这样可减少机房前期土建建设成本,更能提高机房的利用率; 2、柔性规划,按需扩容,实现边成长边投资的建设模式 选择模块化电源设备建设,电源系统容量可以根据机房的实际容量需求配置,逐步扩容,无需在建设初期一次性按最大容量建设,只要在机房初期规划好配电容量即可; 3、电源系统结构简单,可靠性高 从电源系统组成方面来看,全分散供电电源系统组成相对传统集中供电电源系统组成简单,系统可靠性非常高。全分散供电系统完全贴近通信设备供电,省去了输出配电屏到列头柜间的供电环节,通过系统可靠性计算,全分散供电系统可用度可达到99.999999%;
数据中心的高压直流之路 1. 引言 传统的数据中心大都通过UPS来实现掉电保护，通常所有IT负载都要经过UPS来供电， 假定实际运行UPS的平均效率为90%(虽然目前UPS最高效率是可以达到95%以上，但我们知道UPS的效率和负载率有关，如左下图所示，随着负载率的提升，效率才会变高，那么正常情况20%-40%负载率下很难会达到最高效率点。根据在运行UPS的实际测试数据，绝大多数情况 下的效率不高于90%)，那么每100度电，经过UPS这个环节就白白损耗掉10%。不仅如此， 我们还需要考虑UPS散发岀来的热量需要额外的空调带走，按数据中心典型PUE为1.8来算， 那么UPS环节带来的总能耗达18%，很不节能。 (a) UPS效率和负载率的关系(b)传统机房的能耗分布 我们还知道UPS设备的拓扑结构比较复杂，因此其单机可靠性一直不是很高。为了解决单 点故障问题，通常会引入2N，甚至2* ( N+1 )的冗余配置，那么这种情况下，虽然一定程度上 提升了整个系统的可靠性，但带来的问题其实不少。首先，投资成本双倍增加，而且占用了很多 机房的宝贵空间，并增加了运维的复杂度。其次，同前面解释过的一样，UPS系统的负载率在 2N情况下会比较低，此时UPS的效率也很低，额外增加了不少电费开销并浪费了很多宝贵的能源。最后，单机UPS 的容量可能不够大，那么往往会采用并机模式，同样由于UPS自身结构的 复杂性，且并机要求幅度、频率、相位等同，加上并机板自身也为单故障点，并机风险较大。 很多实际发生的案例表明在市电电网正常情况下，但因UPS自身故障引起机房掉电情况。 UPS是大容量危险设备，其内部电容等元件寿命只有五年，因此电容击穿、漏液短路等危险也 时有发生，轻则造成系统宕机，重则导致机房着火，而且岀了事故，第一时间现场无法处理，严
随着数据中心的飞速发展，数据中心的能耗问题 逐渐凸显，一般一个数据中心机房约放置50~100个机架，每个机架的负载量约为几千瓦，这样一个机房的负载量 就可以达到上千千瓦，一个数据中心肯定不止一个机房，所以数据中心要正常运转需要的消耗大量的电能，于是 人们将视线转到了数据中心的供电系统上。现在的数据 中心主要有两种供电模式：交流和直流。 我们知道绝大家用电器用的都是交流电。交流电 的电流方向、大小会随时间而不断改变。发电厂的发电 机是利用动力使发电机中的线圈运转，每转180°发电机输出电流的方向就会变换一次，因此电流的大小也会随 时间做规律性的变化，此种电源就称为“交流电源”。简记为AC。相比交流电的应用范围，直流电主要用于工业。直流电的电流流向始终不变。电流是由正极，经导线、
负载，回到负极，通路中，电流的方向始终不变，所以我们将输出这固定电流方向的电源，称为“直流电源”。简记为DC。用直流电工作的用电器需要直流供电，用交流电工作的用电器需要交流供电。 交流供电是电网供电最普遍的方式，但是这种供电方式却不是高效的。由于交流电在每个时刻它的相位和大小都在变化，这样交流电就可以实现变压，而直流是不能变压的，交流电在传输时可以升压，使得在传说中损耗减小。通过变压又可能有多种电压的输出，比如：24V、48V、220V等，供各种设备使用。不过交流电也有缺点，就是损耗要大些。直流供电正好相反，直流的损耗要小，而且直流供电只要两根线就可以实现传输。不过直流的电压相位不会发生变化，在传输小信号时容易受到外界的干扰，不像交流电可以加上滤波环节过滤。主要的电网都是交流电，因此要对直流设备供电，需要进行交直流转换，这类转换的设备投资都比较贵，需要额外增加投资。 采用直流电最大的障碍不仅仅是转换直流交流的能量损失问题，一个直流数据中心需要完全不同的配电系统。配电将需要整合站内发电机，使得后备发电机能
数据中心不间断电源系统架构演进 朱永忠，现任平安科技(深圳)有限公司基础架构首席总监。曾在百度历任系统部高级经理、副总监、总监、高级总监，加入百度之前供职于中国最大的商业数据中心服务提供商——世纪互联(Nasdaq:VNET).拥有十多年数据中心建设、运营和管理经验，是百度数据中心基础设施的总设计师、规划师和推动者。在百度的七年时间中，永忠组建和培养了国内互联网领域最强大的数据中心团队，打造出中国互联网领域最领先的数据中心基础设施，为百度的大数据战略打下了良好的基础。永忠是国内数据中心领域的顶尖技术专家，身为中国数据中心专家技术委员会副主任委员，和工信部数据中心工作组特聘专家，主持和参与了多项行业标准及白皮书的编写和审核工作，为过去几年中国数据中心行业的大发展做出了突出贡献。 摘要：随着大数据和云计算时代的到来，业务呈现规模化和爆发式增长，传统UPS 电源系统在能耗、扩展性、可靠性等方面迎来挑战，HVDC等新型不间断电源系统开始在数据中心应用。 本文从UPS、HVDC、分布式电源等设备自身特点，以及冗余、在线、离线等系统架构的角度进行梳理，提出数据中心不间断供电系统架构正在呈现从在线到离线，从集中到分布的发展趋势。 0.引言 一个典型的数据中心供电系统，由中压配电、变压器、低压配电、不间断电源（Uninterruptible power supply，UPS）、末端配电以及发电机等设备组成，其中，UPS的主要作用，是在市电电源中断、发电机启动之前，确保所带的负载持续供电，因此，UPS系统包含了储能设备，如蓄电池或飞轮；此外，传统
UPS还具有隔离市电侧浪涌、电压骤升骤降等作用。 UPS系统是数据中心供电连续性的重要保障，UPS系统的可靠性直接影响数据中心的可靠性，同时，在绝大多数数据中心，UPS系统的损耗可占IT设备能耗的10%以上。因此，提高UPS系统的可靠性，同时降低其损耗，就成为数据中心UPS系统架构演变的主旋律。 1.传统UPS供电系统 目前，数据中心内应用最广的不间断电源还是传统UPS，它主要由整流AC-DC、逆变DC-AC和静态旁路3部分电路组成，DC母线上挂接蓄电池，输入AC正常时，经整流和逆变两次转换后为负载供电，同时为蓄电池浮充，输入AC中断时，蓄电池由浮充转放电，经逆变器为负载供电，对负载来说，感受不到输入端电源的中断。 1.1UPS设备的发展 从结构上看，UPS设备可以分为后备式、在线互动式、双转换在线式、Delta 转换在线式等类型，其中前两种主要用于小容量负载（≤5kVA），Delta转换在线式技术受专利保护，因此，大型数据中心主要采用双转换在线式UPS设备。 传统的双转换在线式UPS设备采用可控硅整流，主要的问题是谐波电流畸变率（THDi）高(10-30%)，转换效率低(85-92%)。 随着电力电子器件的发展，呈现出IGBT取代可控硅整流的趋势，IGBT整流的优势是取消变压器，因而降低了成本，同时有比较好的输入特性，在较宽的负载范围内，可以将THDi控制在5-10%之间，最大的好处是效率的提升，通常在87-95%之间。目前，IGBT整流型UPS的可靠性比可控硅整流型略低。 1.2UPS系统的发展 由于UPS设备结构复杂，因此自身容易发生故障，设备冗余可以提高可用性，UPS系统便有了N、N+X、2N、”市电+U电“等架构。 N系统满足基本需求，没有冗余的UPS设备。它的优点是系统简单，硬件配置成本低廉；由于UPS工作在设计满负荷条件下，因此效率较高。其缺点是可用性低，当UPS发生故障，负载将转换到旁路供电，无保护电源；在UPS、电池等设备维护期间，负载处于无保护电源状态；存在多个单故障点。 N+X并联冗余系统是指由N+X台型号规格相同且具有并机功能的UPS设备并联组成的系统，配置N台UPS设备，其总容量为系统的基本容量，再配置