数据中心供电系统:绿色数据中心供配电系统发展方向
发布时间:2025-09-29
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供配电系统能耗仅次于IT系统与制冷系统,提高供配电系统能效,是数据中心实现绿色节能的重要一环。供配电系统逐渐从繁向简,从极致安全到节能兼顾,从复杂设计到模块积木,从被动运行向智能运行,从重量级向轻量级,从市电到绿色电力+储能来提升供配电系统能效,降低供配电系统成本及运营费用,实现数据中心供配电系统的绿色节能和智能化运营。

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一、从繁向简,简化数据中心供配电系统
不间断电源系统变流环节不断减少,从传统交流UPS逐渐转向逆变环节更少效率更高的HVDC,甚至市电直供,简化设备结构,降低设备复杂度,提升设备可靠性和能效水平。供电系统架构直接决定数据中心供电系统能效状况,供电系统架构也逐渐摆脱传统的2N交流UPS架构束缚,向能效更优的供电系统架构演进,比如2N市电,市电+HVDC,市电+UPS,HVDC+HVDC,UPS+HVDC等。其中市电+HVDC在系统供电效率、占地面积、易维护性等方面较传统2N交流UPS系统都有一定的优势,且随着市电质量的不断提升,此架构的理论可用性在不断提高。随着金融行业“多活数据中心”、“云计算数据中心”等技术的不断深入推进,在保障业务连续性运行的前提下,可对“HVDC+市电”等的高效供电架构开展研究,尝试在非关键业务场景应用。
二、从极致安全到节能兼顾,选用更高效的供电设备
不间断电源是供电系统主要的耗能设备,选用更为节能高效的不间断电源设备是降低供电系统能耗最为简单有效的方式。高频UPS、微模块化UPS、旁路UPS、HVDC等不间断电源新技术、新产品,可以有效提升不间断电源的能效,降低供电系统能耗和运维成本。高频UPS与工频UPS相比提高了转换效率,节能效果明显,目前各行业数据中心已广泛采用高频塔式UPS代替工频UPS。旁路UPS可以根据电网质量,采用旁路模式供电或者双变换模式供电,降低UPS变流损耗,提高UPS效率。HVDC简化交流UPS变换环节,无需逆变器,串联部件少,理论故障点减少,效率提高。
三、从复杂设计到模块积木,模块化灵活部署供电系统
供配电系统基于模块化思路实现系统和设备的模块化设计和部署,提升系统和设备可靠性,比如微模块UPS、变压器UPS融合、巴拿马电源、智能配电母线。微模块化UPS的各个功率模块可在线热插拔,在线运维,灵活扩缩,提升供电设备的可靠性和系统安全性,同时智能休眠技术,能更好适配IT负载变化,始终处于高效工作状态,提升节能效果。变压器UPS融合实现将变压器到UPS整个链路整合为一个整体设备,实现整个供电设备的模块化部署,降低设备之间适配及实施复杂度。末端配电也逐渐向运维更加便利、扩容更加方便、能效更高的模块化方式发展。智能配电母线作为新型末端配电方式,利用轨道式低压母线为机房末端设备供电,代替传统的精密配电柜加电缆的供配电方式,采用即插即用的插接箱实现在母线槽不断电情况下在任意位置进行连接或断开,快速部署,随需而变,降低运维成本。
四、从被动运行向智能运行,实现供配电系统智能化
智能电网通过先进的传感和测量技术、设备技术、控制以及决策技术的应用,实现电网的智能监测、调度和预测。机器人可以辅助人工进行配电间巡检,而且可以收集设备和环境运行数据,分析机房运行状态,有效提升运维工作的效率和准确性,是无人化运维的发展趋势。动力巡检机器人技术已逐渐在数据中心应用。
五、从重量级向轻量级,后备电池更轻更小
锂电池作为新兴储能介质,具有能量密度高、重量轻、体积小、循环寿命长、自带控制管理系统等优势,更与新型数据中心建设和发展相匹配,也是双碳战略下储能技术的重要发展方向。随着锂电池技术的进步、管控系统的不断完善以及成本的下降,锂电池将是数据中心后备电池以及储能的重要发展方向。
六、从市电到绿色电力+储能,促进数据中心降碳
无论是双碳战略需求,还是国家和地方政策,都要求数据中心大力采用光伏发电、风力发电等可再生能源,通过自建分布式绿电、收购绿电站、专线绿电、购买绿证等方式利用可再生能源,逐步提升可再生能源利用率,实现数据中心的脱碳转型。加大可再生能源利用也是企业社会责任的一种展现。另外,数据中心可通过自建或社会合作建设蓄能电站,赋能供配电系统的平稳运行以及峰谷负荷调整,保障数据中心的安全可靠运行。

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