再论高压直流(HVDC )在数据机房的应用
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高压直流供电在数据中心的作用及影响让我们来了解一下高压直流供电的基本概念。
高压直流(High Voltage Direct Current,HVDC)是一种电力输送系统,通过将交流电转换为直流电,然后经过输电线路输送到目标地点,再将其转换为交流电供应给终端用户。
与传统的交流输电相比,高压直流输电系统具有输电损耗小、输电距离远和占地面积小等优点。
高压直流供电在数据中心中的作用和影响是非常重要的。
高压直流供电在数据中心中可以提高能效。
数据中心的电力需求非常庞大,而传统的交流供电系统存在能源损耗大的问题。
而采用高压直流供电系统可以减少能源损耗,提高能效。
根据统计数据显示,采用高压直流供电系统的数据中心的能源利用率可以提高10%至30%,这对于大型数据中心来说,将大大节约能源成本,降低运营成本。
高压直流供电可以提升数据中心的可靠性和稳定性。
传统的交流供电系统容易受到电网波动和电磁干扰的影响,导致数据中心的供电不稳定。
而高压直流供电系统对电网波动和电磁干扰的抗干扰能力更强,可以提升数据中心的供电稳定性和可靠性。
这对于一些对供电要求极高的数据中心来说,是非常重要的。
高压直流供电可以降低数据中心的运维成本。
在传统的交流供电系统下,数据中心需要配备大量的电源逆变器和稳压器等设备,以保证供电的稳定性和可靠性。
而高压直流供电系统可以降低这些设备的需求,减少设备故障的可能性,进而降低数据中心的运维成本。
高压直流供电在数据中心中的作用和影响是非常积极的。
它可以提高数据中心的能效,提升供电的可靠性和稳定性,降低运维成本。
当前正值数字化转型的时代,越来越多的数据中心正在采用高压直流供电系统,以满足不断增长的电力需求。
未来,随着技术的不断发展和进步,高压直流供电系统在数据中心中的应用前景将更加广阔。
数据中心的可持续发展也将更好地得到实现。
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。
高压直流供电在数据中心的作用及影响高压直流(HVDC)供电技术在数据中心中的应用正日益受到关注。
传统的交流供电系统在数据中心中存在一些问题,而高压直流供电则可以有效地解决这些问题,并带来一系列的积极影响。
本文将从高压直流供电技术的作用及影响两个方面进行阐述。
作用1. 提高能效在数据中心中,能效是一个非常重要的指标。
高压直流供电技术可以显著提高能效,因为HVDC系统中不需要进行交流/直流的转换,从而减少了能量损耗。
而且在长距离输电过程中,HVDC系统还可以更有效地传输电能,这对于大型数据中心而言尤为重要。
2. 减少电能损耗HVDC系统的电缆线路损耗相对较小,因此可以减少能源的浪费。
在数据中心中,减少电能损耗不仅可以降低成本,还能减少对环境的影响。
3. 提高供电可靠性HVDC系统具有稳定的电压和频率特性,可以提高供电系统的可靠性。
数据中心作为信息基础设施的核心,对供电可靠性要求极高。
HVDC技术的应用可以有效地提高供电的可靠性,确保数据中心的稳定运行。
4. 便于设备集成许多现代化设备和系统都已经使用直流供电,包括存储系统、服务器和电池储能系统等。
采用高压直流供电技术可以更好地满足这些设备的电能需求,使得设备的集成更为便利。
影响1. 降低运营成本高压直流供电技术的应用可以降低数据中心的运营成本。
通过提高能效和减少能源损耗,HVDC系统可以降低数据中心的能源开支。
HVDC系统的稳定性和可靠性也可以降低运营维护成本和停机损失。
2. 降低环境影响采用高压直流供电技术可以减少数据中心对环境的影响。
较高的能效和更少的电能损耗意味着数据中心对能源的需求更少,减少了对环境的压力。
这对于企业履行社会责任,提高环境友好型也具有积极的影响。
3. 提升数据中心的竞争力高压直流供电技术的应用可以提升数据中心的竞争力。
在激烈的市场竞争中,能够提供更高能效、更可靠的供电系统的数据中心将更具吸引力。
这不仅可以吸引更多的客户,还可以提升数据中心在行业中的地位。
hvdc在数据中心的原理
HVDC在数据中心的原理
1. HVDC是什么?
HVDC(High Voltage Direct Current)是指高压直流输电技术。
与传统的交流输电技术不同,HVDC技术可以通过将电能转换为直流电来实现更高效的电力传输。
2. HVDC在数据中心的应用
在数据中心中,HVDC技术可以用于数据中心的电力传输。
传统的交流输电技术存在能量损耗较大、传输距离限制等问题,而HVDC技术可以有效地解决这些问题。
3. HVDC在数据中心的工作原理
HVDC技术通过将交流电转换为直流电,然后通过直流电缆进行传输。
在数据中心中,HVDC技术可以通过将电源转换为直流电,然后通过HVDC电缆将电力传输到数据中心的各个设备中。
4. HVDC技术的优势
HVDC技术具有以下优势:
(1)能量损耗小:HVDC技术传输电力时,能量损耗较小,可以实现更高效的电力传输。
(2)传输距离更远:与传统的交流输电技术相比,HVDC技术可以实现
更长距离的电力传输。
(3)稳定性更高:HVDC技术可以通过控制电压和电流来实现更高的稳定性,可以减少电力传输中的波动。
5. HVDC技术的局限性
虽然HVDC技术具有很多优点,但它也存在一些局限性:
(1)成本较高:HVDC技术的建设成本较高,需要投入大量的资金。
(2)技术要求较高:HVDC技术需要高水平的技术人员来进行维护和运营,技术要求较高。
6. 结论
HVDC技术在数据中心中的应用可以有效地解决传统的交流输电技术存在的问题,具有很多优点。
随着技术的不断发展,HVDC技术将会在数据中心中得到更广泛的应用。
高压直流供电在数据中心的作用及影响1. 引言1.1 高压直流供电的定义高压直流供电是一种技术,将交流电转换为直流电,然后通过高压传输到设备中进行供电。
相较于传统的交流供电系统,高压直流供电具有更高的效率和稳定性。
在数据中心中,高压直流供电系统可以有效地提高能源利用率,减少能源损耗,提升数据中心的性能,并降低能源成本。
通过高压直流供电系统,数据中心可以更加高效地进行能源管理,实现更精确的电量控制和分配。
这使得数据中心的整体能源利用率得到提升,进而降低了能源浪费,减少了对环境的负面影响。
高压直流供电系统还可以提升数据中心的运行性能,降低了系统的故障率,提高了数据处理的效率和稳定性。
在当今不断增长的数据需求下,数据中心对能源的需求持续增加。
而采用高压直流供电系统可以有效地降低能源成本,减轻企业的经济压力。
高压直流供电在数据中心中的应用愈发重要,对未来数据中心的发展具有重要意义。
【高压直流供电的定义】已逐渐成为数据中心设计和建设的必备选项,其重要性不容忽视。
1.2 数据中心的能源需求数据中心作为信息技术基础设施的核心,承载着大量的数据处理和存储任务。
随着云计算、大数据、人工智能等技术的快速发展,数据中心的能源需求也在不断增加。
根据统计数据显示,全球数据中心的能源消耗占比逐年增长,已经成为一个不可忽视的问题。
数据中心的能源需求主要包括服务器运行、网络设备、空调制冷、照明等多个方面。
在现代社会中,大规模的数据中心通常需要大量的电力供应来保证正常运行,而传统的交流供电系统存在能源损耗大、效率低的问题。
可以通过使用高压直流供电系统来提高能源利用率,减少能源损耗,降低成本,提升数据中心的性能。
由于数据中心的能源需求与供应之间存在着巨大的矛盾,采用高压直流供电技术已经成为解决方案之一。
高压直流供电系统具有高效率、节能、稳定性好等优点,能够满足数据中心快速发展的能源需求,提高整体运行效率。
高压直流供电在数据中心中具有重要的作用和影响。
高压直流供电模式在IDC机房的应用探讨摘要:随着国民经济和电力设备的日益增长,对能源的需求越来越高,IDC机房作为互联网的数据中心,对供电的安全起着重要的作用。
传统的ups供电系统安全隐患逐渐增加,高压直流供电方式具有安全性高、成本低等优点,并逐渐受到重视。
本文主要论述了直流供电模式在IDC机房中应用的可行性和优越性。
关键词:高压直流供电模式;IDC 机房;应用1前言在电信运营商IDC机房的电源模式广泛应用于交流不间断电源系统(UPS),但随着UPS电信服务的迅速放大,规模逐步扩大,其安全性难以保证,影响电信运营商的经济效益。
为了提高IDC电厂的供电安全,电信运营商加大了对高压直流供电方式的应用力度。
2高压直流供电技术的概述2.1高压直流供电技术的简介高压直流供电技术主要是指使用高压直流电源直接对220V的交流输送电源进行供电工作,使用高压直流供电技术后,可以很大程度的提高供电系统的工作效率。
随着我国通信行业不断的发展,高压直流供电技术也被应用到通信行业中,同时还加快了高压直流供电技的发展步伐。
因为通信行业中对电源设备的要求在增大,尤其对于一些互联网数据中心以及多媒体数据中心来说,供电需求更为突出。
目前,我国通信行业的电源容量已经高达到10000kw,由此可见,传统的不间断电源系统根本无法满足供电的基本需求,并且传统的电源系统存在很多安全隐患。
2.2高压直流供电技术的优点高压直流供电技术与传统供电电源相比具有两个优势。
在使用的可靠性方面,高压直流供电技术要比传统的不间断供电电源可靠性强,同时还可以提高系统的安全性。
高压直流电源的组件非常简单,与传统相比其配备蓄电池部件,可以确保系统发生故障的时候继续补充电源,从而确保供电系统正常的运转,可见,高压直流供电技术的可靠性要比传统的供电电源的强;另一方面,高压直流供电电源可以很好的节约能源。
传统的不间断供电系统的负载很大,并且还会存在主机不能正常运行的状况,相比之下,高压直流电源采用模块结构,按照输出的负载情况,通过监控模块、监控系统以及现场技术人员控制模块的开机运行数量,保证系统有着比较高的负载率。
浅谈高压直流技术在大型机房的应用发表时间:2020-12-08T10:29:54.780Z 来源:《基层建设》2020年第23期作者:焦妮[导读] 摘要:近几年,伴随着IDC、云计算、大数据、移动互联网等IT产业的发展,长庆油田将对大型数据中心的需求持续增加。
长庆油田分公司通信处宁夏银川 750006摘要:近几年,伴随着IDC、云计算、大数据、移动互联网等IT产业的发展,长庆油田将对大型数据中心的需求持续增加。
大型数据中心运行成百上千台服务器,机房耗电量将达到上千KW,如何为这类机房设备提供安全可靠的供电成为机房扩容改造和进一步发展的重点难点。
本文我们将探索通过高压直流技术为重点机房提供可靠供电的新选择。
关键词:高压直流,可靠供电,1 引言当前,常见的通信站点设备要求220V,50Hz的单相交流电源输入。
而为机房内的服务器、路由器、磁盘阵列等网络设备供电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目前供电方式存在问题与缺点2.1传统UPS供电系统存在的问题(1)可靠性存在不足UPS备用电源在系统中的可靠性比电池本来具备的可靠性低,电池的可靠性Rb=0.99,而UPS备用电源供电可靠性仅为0.88。
高压直流供电在数据中心的作用及影响
高压直流供电在数据中心中被广泛应用,主要原因是它具有更高的能源效率和更小的
电源和电缆体积。
对于数据中心来说,能源效率和空间利用率是非常重要的因素。
本文将
重点介绍高压直流供电在数据中心中的作用及其影响。
高压直流供电是指将直流电压提高到数百伏或更高,然后在转换器中将其转换为需要
的电压。
相比于传统的交流电供电系统,高压直流系统可以大幅提高电力转换效率,消除
了交流电传输过程中引起的能量损耗和谐波干扰。
在数据中心中,高压直流供电可以降低电源转换级别,节约总体成本。
高压直流供电
可以降低转换器的损耗,从而减少数据中心的总能耗和成本。
因此,高压直流供电已经被
广泛用于数据中心和云计算技术。
高压直流供电可以提高数据中心的能源效率。
数据中心需要大量的电源来运行服务器、存储设备、网络设备等。
电源的能量分布效率会影响数据中心的总能源效率。
高压直流供
电在降低转换损耗的同时,也可以缩小电源的体积和实现周期性检查,提高了数据中心的
能源效率。
此外,高压直流供电可以增加数据中心的空间利用率。
在传统的交流电系统中,大量
的电缆和变压器会占用很大的空间,限制数据中心的发展。
高压直流供电可以通过减少电
源的数量来缩小空间,从而增加数据中心的利用率。
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
2) 冗余并联UPS供电方式,如图2。
冗余并联UPS供电系统可以实现负载均分,其中任意一台UPS 发生故障,均可以进行在线切除,也可以将备份UPS在线投入运行,这种供电方式可以实现容量扩充。
图2
3) 双总线UPS供电方式,如图3。
双总线UPS供电方式提供2路独立的供电母线给双电源负载供电,再通过静态转换开关(static transfer switch,STS)提供给单电源负载,如图3所示。
这种供电方式消除了单点故障,但由于增加了STS和同步控制器(10ad bus synchronization,LBS),又增加了故障点。
图3
1.3、传统UPS供电系统的优缺点
1、优点供电平稳电能利用率较高技术成熟
2、缺点:UPS多一级变换效率降低;UPS的输出采用工频滤波损耗大;UPS控制复杂,可靠性降低;UPS的电池在输入端,如果UPS本身出故障,负载仍然停电;UPS系统并机是交流并联,需要同频、同相、同电位,并机复杂控制难度大,并机失败率高,而且,一旦并机失败后会导致系统瘫痪!UPS系统并联数量上受到限制,一般最多6台并机
2、高压直流(HVDC)系统
2.1、高压直流(HVDC)系统产生、发展
高压直流-国外通信电源的发展情况
1999 年,在在21 届INTELEC 99(哥本哈根)会议:法国电信首次提出了高压直流概念。
随后日本NTT 公司提出了270V 的高压直流试验电压值。
2003 年,25 届INTELEC 03 (横滨)会议:瑞典POWERBOX,NETPOWER,ERICSSON 等公司提出采用300VDC系统供电的建议。
2005 年,在27 届INTELEC 05 (柏林)会议:法国电信提出采用300-400VDC 的建议。
在
2007 年,29 届INTELEC 07 (罗马)会议,美国INTEL 公司提出在电信和数据中心采用400VDC 配电;瑞典NETPOWER LABS AB 等介绍了9kW HVDC UPS 350VDC 运行一年的经验。
国内高压直流通信电源的发展情况
中国电信在2007 年在江苏电信开始试点240V(工作电压204-288V)高压直流通信电源产品。
主导了YD/T 2378-2011《通信用240V 电源系统》标准的产生。
中国移动在2008 年已经启动336V(工作电压300V-400V),并于2013 年首次启动集团采购。
中国联通采用240V 电压等级,主要是为适应中国电信存量较大的原有的220VAC 服务器的UPS 电源改造,以兼容220VAC服务器电源的输入整流后电压。
220VAC 的整流后电压公式: VDC = 2VAC
2,2、高压直流系统供电
高压直流供电系统,顾名思义就是将交流电整流成高压直流(240VDC,HVDC)形式,且比传统UPS系统减少了逆变环节,将整流出来的输出给用电设备的供电系统。
如下图:
图4
2.3、高压直流供电系统特点
其特点是体积小、重量轻、效率高、功率大、纹波小、储能低和高稳定度、高可靠性。
整流器采用有源功率因数校正技术,使输入的交流电流波形与交流电压波形相同,相位一致,因而功率因数和整机效率高,节省能源,降低成本,减少运营费用。
3、UPS供电系统与高压直流比较
3.1.UPS供电系统存在问题
1、可靠性不高;
2、建设成本高;
3、运行能效低;
4、维护可行性差。
图5(UPS双机并机系统)
3.2.高压流供电系统优势
HVDC的电池在输出端,即使HVDC本身出故障,电池仍然可以给负载供电,保障不间断供电,所以HVDC也成为直流不间断电源;HVDC并机是直流并联,只有同电位的问题,控制非常的
简单,而且并机失败也没有严重问题,最多就是“贫富不均”(不均流)!HVDC并机理论上可以做到“无穷大”,一般可以做到40台并联;HVDC采用N+X并联,整机系统的负荷可以工作在60%--70%的负载,整机效率可以达到90以上!HVDC由于电池的存在,N+1或N+X冗余并联,一台模块出故障,只是预警!HVDC维护简便,可以在线热插拔。
4、结论
目前,各类网络设备大多是可以直接使用直流的,因而可直接使用高压直流供电,去掉了UPS系统的逆变设施,从而降低了电源本身的能耗,提高了数据机房的PUE值,同时,因为少了逆变环节,降低了维护工作量,故障点随之减少,因此,高压直流供电方式是值得推广使用的。
参考文献:
杜秋.《IDC 机房高压直流供电系统的发展和应用技术》[EB/OL].2014 年6 月.
《通信用240V 直流供电系统》[M].出版地(北京):北京邮电大学出版社,2011.
《高压直流输电原理与应用》清华大学出版社张勇军,陈碧云著2012-08。