伊顿的创新技术引领着最新的数据中心电源系统

日前，由中国探测设计协会电气气会、中国建设科技集团股份有限公司主办的“全国电气技术交流大会”在上海隆重召开。本次大会旨在为设计单位和生产企业提供电气技术学术交流平台，共同探讨电气行业的发展方向，探讨电气行业目前出现的热点、难治问题，促进电气行业的技术发展和进步。全球动力管理公司伊顿作为协办单位出席了大会，伊顿电源大中华区应用技术总监王伟在大会上分享了现代数据中心供电方式的发展和电气设计，从发展背景、现存问题、应用分析、发展趋势等方面分析了数据中心多种供电方式，为5G和云时代供电方式的选择提供参考。

伊顿电源大中华区应用技术总监王伟在共享中，无限存在的各种在线应用场景正在加速企业“云上”部署。数据中心也将从服务中心向生产中心演进，从成本中心向利润中心演进，从支持业务推动业务发展。在5G和云计算的加速部署趋势下，超大型、大规模和边缘数据中心等多种形式的数据中心携手并进，成为角色多样的新基础架构数字基础。作为数据中心稳定运行的重要支撑之一，供电系统通过创新技术，增强其双生命周期性能，帮助数据中心实现更高的可靠性、可用性，同时考虑卓越的能效管理水平，从而实现更低的总拥有成本，设计院，它已成为制造商赢得更大市场机会的重要砝码。在演讲中，王伟介绍了数据中心供电方式发展的背景，根据所采用的电源性质和运行方式，构成了不同的数据中心供电方式，重点介绍了伊顿交流直接供电方式在现代数据中心规模化应用的技术和效益优势。

数据中心UPS “交流直供”供电制式交流直供供电制式正常路径旁路正常时，UPS通过旁路开关直接为数据设备供电;当备用路径旁路市电供电中断或超限时，双转换供电或“电池经由UPS DC/AC反相器”为数据设备负载供电;紧急路径当UPS设备发生故障时，UPS将不间断地旋转静态旁路，市电将通过UPS内置的旁路电子开关为数据设备供电。中国网络的发展，带来了数据中心供电的稳定性，2N高/中压不，双供电电路，使概率进一步降低。根据伊顿UPS的运行数据统计，99%以上的时间处于良好的供电状态，不到1%的时间需要备用电池供电。因此，伊顿推出了具有交流直薪制式。这种制式不改变传统UPS供电制式的电路、回、开关等部件，只需升级为具有主电路休眠的伊顿UPS即可实现。该UPS在市电网正常时，市电通过UPS旁路对负载供电，主电路整流、反相器处于休眠状态，市电超过或故障时转入双转换模式对负载供电，该切换典型时间仅不足2ms，充分满足负载“擅自连续”供电要求。

伊顿交流直接供电方式完全适应了中国公共电网的要求，为数据中心IT负载提供了最高安全水平的输出电压保证，特别是目前数据中心UPS带负载率一般在50%以下的轻负载现状，以ESS模式运行，伊顿系列UPS的最高实用效率可达到99%，实现理想的“无损”节能工作。该原理及性能与其他传统ECO（旁路）模式完全不同。

UPS双转换器供电系统UPS双转换器供电系统是目前市场上使用时间最长、应用最广泛的供电方式。UPS 双变换供电方式的定义正常路径主供电正常时，UPS经过AC/DC和DC/AC两个阶段对数据设备负载供电;当备用路径主电源供应中断时，电池通过UPS的DC/AC反相器为数据设备负载供电;紧急路径当UPS发生故障时，UPS会间歇性地旋转静态旁路，电源通过UPS内置的旁路电子开关为数据设备供电。

顾名思义，双转UPS需要两次换电才能给负载供电，因此效率损失很大，通常会有4-12%的损耗，而在数据中心的正常负载为50%时，这种损耗通常会更大，成为制约现代大型数据中心PUE提升的主要因素。近年来，双转换UPS产品在节能降耗方面也取得了很多技术发展，其中最重要的发展是UPS技术从功率频率机向高频机发展，从两个层次向多层次发展。智能电子升压消除了电压器的磁耦合升压，采用了优秀的多级谐波控制技术，这些不断创新的技术的应用使UPS的双转换效率达到96%以上，谐波也控制在3%以下的范围内。第二，基于对可靠性和可维护性的综合要求，UPS也从B 级塔式一体机和C 级小模块插入机向A 级大模块组合机方向发展。作为典型的A级大型模块组装机，伊顿9395UPS通过多模块组合、三通电源和多DSP控制技术，确保UPS产品的可靠性。此外，主电源模块组件采用在线维护技术，大大提高了产品的可维护性。此外，UPS的大模块化设计可以为产品带来单机和并联的优势，使所有模块在并联系统中相互备份、灵活布置，在提高系统可靠性的同时实现灵活的冗余扩展，提高了UPS的容量提供能力，伊顿9395系列UPS的容量最大可达到1200kVA。第三，双转换UPS正朝着考虑储能系统应用的方向发展。储能UPS可以与电网实现更好的双向连接，并通过填补峰值移位的低谷来降低电力成本。伊顿希望通过技术创新，将客户对成本优化、运营改善等的期望转化为实践，帮助客户提高能效，从节约能源、减少碳排放的角度增加客户的收入和盈利能力，从而实现客户的可持续发展。

伊顿Power Xpert9395系列UPS HVDC供电方式是基于以往用AC220V供电的数据设备负荷大部分可以用直流276V直接供电这一事实，近年来中国市场开发了HVDC供电方式。HVDC供电方式相对于24V/48V通信电源，276V的电压较高，因此被定义为与HVDC电网的HVDC无关。正常路径主供电正常时，HVDC经AC/DC转换输出直流电276V或380V，为数据设备负载供电;当备用路径主电源供应中断时，蓄电池直接向数据设备负载供电;没有紧急通行证。

实际上，HVDC是三级转换，不是节能产品，最新的HVDC产品的效率为96.5%-97%，而典型的HVDC组件的效率仅达到94%-96%。同时，由于不存在应急电源路径和电池直接连接负载母线的问题，在数据中心存在隐患。在应用方面，HVDC模块容量较小，为了构成系统所需容量，需要更多的模块并行，降低了系统的可靠性。HVDC供电方式不能为部分网络设备供电，交流电、直流在IT侧带来混合供电，不能为数据中心关键物理基础设施的鼓风机、冷水泵等设备供电，使HVDC电源和UPS并存于数据中心，导致电源类管理和维护的复杂化。此外，数据中心对于交流的安全性也降低了。实验表明，如果交流服务器输入端的切换开关、交流 PDU直接直流供电，切断电流时发生拉伸、烧坏、燃烧等现象的概率会显著增高。MVDC电力供给方式MVDC Panama Power，继HVDC技术之后，在下一代超大规模数据中心中，被认为是电力供给系统的新选择。MVDC是一种中等电压10kV交流输入、240V/336DC输出的数据中心电源系统。其系统供电原理、电压级/方案、转换级、输入输出配电系统、电池系统几乎与原来的HVDC相同，但系统效率提高到97%，但中压变压器的设计和制造却更加复杂。同时，交付的单个设备的容量有了明显的提高，发电厂的系统集成能力也得到了提高。

通过对现代数据中心供电方式的综合分析，伊顿希望设计院电气设计专家对5G、云时代数据中心供电方式的全面理解和评价，设计出最符合客户需求的数据中心供电系统。伊顿密切关注现代数据中心行业的电力供应需求，并致力于根据广泛的成功经验，为用户的数据中心基础设施架构提供高可靠性、高可用性和绿色能源效率的系统解决方案。针对用户普遍面临的节能痛点，全球首次开发出专利的交流直接供电方式，该方式不仅适用于数据中心，也适用于整个行业的各种关键应用场景，其性能与需求的高度匹配在全球范围的实践运行中得到了充分验证。关于伊顿公司，我们致力于利用电源管理技术和服务来改善人们的生活质量和环境质量。我们提供可持续的解决方案，使客户能够以更安全、更高效和可靠的方式有效管理电力、流体和机械动力。2019年，伊顿实现销售额214亿日元，在全球吸引了约93，000名员工，产品覆盖175多个国家。伊顿公司深入中国市场20多年，于1993年进入中国市场，此后迅速发展中国业务。2004年，公司的亚太区总部从香港迁至上海。该公司在大中华区拥有约9，800名员工，拥有29个生产基地和5个研发中心。目前，伊顿旗下的大部分产品都是中国制造的。