近期，一則中國電信的集采公告讓高壓直流的最新文章">高壓直流再次成為業(yè)界的焦點(diǎn)：根據(jù)中國電信2012年第二批統(tǒng)談統(tǒng)簽類電源空調(diào)產(chǎn)品集采公告，本次集采，中國電信擬采購158臺(tái)高壓直流產(chǎn)品、76臺(tái)大容量不間斷電源產(chǎn)品和4臺(tái)大容量模塊化不間斷電源產(chǎn)品。

一邊是高壓直流產(chǎn)品采購量的大增，一邊是傳統(tǒng)UPS" style="color: rgb(0, 0, 0); text-decoration: none; border-bottom-color: rgb(7, 129, 199); border-bottom-width: 1px; border-bottom-style: dotted; " target="_blank" title="UPS的最新文章">UPS設(shè)備采購的銳減，這讓不少業(yè)內(nèi)人士更加地堅(jiān)信，高壓直流產(chǎn)品將逐步取代傳統(tǒng)UPS成為應(yīng)用主流。

星火燎原

在追溯數(shù)據(jù)中心的最新文章">數(shù)據(jù)中心高壓直流的發(fā)展歷史時(shí)，記者發(fā)現(xiàn)，這項(xiàng)技術(shù)在我國應(yīng)用的年頭并不算長(zhǎng)，我國是從2007年才開始進(jìn)行相關(guān)的研究工作。

“最早應(yīng)該是江蘇電信鹽城公司趙長(zhǎng)煦主任等老一代技術(shù)專家開始實(shí)踐試點(diǎn)并小規(guī)模應(yīng)用，然后逐步推廣到江蘇全省、浙江、廣東、山東等地電信公司。” 騰訊網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)部數(shù)據(jù)中心規(guī)劃組高級(jí)工程師李典林告訴記者。

作為國內(nèi)在高壓直流技術(shù)方面首位“吃螃蟹”的用戶，中國電信在該技術(shù)上的應(yīng)用步伐可謂邁得飛快。中國電信集團(tuán)數(shù)據(jù)則顯示，截止2012年6月底，中國電信全網(wǎng)用直流電源（240V）系統(tǒng)數(shù)已達(dá)到450個(gè)，直流總?cè)萘砍^24萬安培，功率為70000KW，相當(dāng)于交流UPS容量85000KVA的供電能力。使用直流電源（240V）的IT設(shè)備已超過80000臺(tái)，應(yīng)用范圍分布于20多個(gè)省（區(qū)、市）74個(gè)地區(qū)。

阿里巴巴杭州東冠機(jī)房則是國內(nèi)第一個(gè)較大規(guī)模采用高壓直流（240V）及機(jī)架集中供電技術(shù)的互聯(lián)網(wǎng)公司數(shù)據(jù)中心。中國工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)信息通信委員會(huì)數(shù)據(jù)中心工作組專家、騰訊IDC架構(gòu)師朱華告訴記者，騰訊目前有超過萬臺(tái)服務(wù)器應(yīng)用在高壓直流供電環(huán)境，在設(shè)計(jì)和即將投產(chǎn)規(guī)模預(yù)計(jì)超過10萬臺(tái)。此外，華潤(rùn)集團(tuán)、江蘇廣電等都已采用高壓直流供電（240V）技術(shù)。

而在記者采訪中，那些還沒有采用高壓直流技術(shù)的企業(yè)用戶，也普遍表現(xiàn)出對(duì)該技術(shù)的肯定和強(qiáng)烈的興趣。例如，中國石油物探技術(shù)研究院地球物理信息中心高級(jí)工程師包紅林表示：“我們?cè)诮ㄔO(shè)數(shù)據(jù)中心一期項(xiàng)目時(shí)，本來是計(jì)劃采用高壓直流的，但因?yàn)閳?chǎng)地設(shè)計(jì)等原因最終沒采用，二期建設(shè)中應(yīng)該會(huì)采用。”263網(wǎng)絡(luò)通信公司網(wǎng)管中心經(jīng)理李旺也表示，如果以后進(jìn)行大范圍的機(jī)房改造，他們會(huì)考慮高壓直流。

據(jù)相關(guān)部門不完全統(tǒng)計(jì)，截至目前，全國已經(jīng)有近10萬臺(tái)設(shè)備運(yùn)行在高壓直流供電環(huán)境下。特別在2011年和2012年出現(xiàn)了大規(guī)模增長(zhǎng)的跡象，出現(xiàn)了一次采購好幾十套到上百套直流系統(tǒng)的大規(guī)模IDC。

“目前，這個(gè)增長(zhǎng)勢(shì)頭更為迅速。不管是運(yùn)營商還是互聯(lián)網(wǎng)公司都非?？春酶邏褐绷鞴╇姷奈磥矸较?，因此在2013年我們將會(huì)看到更多更大規(guī)模的應(yīng)用。”李典林說。
行文至此，我們必須向讀者回答，高壓直流究竟是怎樣一種技術(shù)，是什么優(yōu)點(diǎn)使得它能夠以星火燎原之勢(shì)，迅速從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)？

壓倒性優(yōu)勢(shì)

在當(dāng)前數(shù)據(jù)中心里，UPS電源是主要的供電設(shè)備。但UPS存在可靠性差、轉(zhuǎn)換效率低、輸入電流諧波大等一系列缺點(diǎn)，經(jīng)常導(dǎo)致故障，其中，“UPS開關(guān)切換失靈”甚至被列入三大電源技術(shù)故障之一。

在此背景下，一個(gè)嶄新的供電技術(shù)——高壓直流供電進(jìn)入人們的視野，用它來取代UPS電源的呼聲也越來越高。

所謂高壓直流供電，就是采用高壓直流電源直接對(duì)采用220V交流輸入電源的設(shè)備供電。

李典林表示，目前高壓直流技術(shù)主要有兩個(gè)電壓規(guī)格，一個(gè)是國內(nèi)主流的240V，以及國外主推的380V。其中240V高壓直流供電技術(shù)可以兼容絕大多數(shù)的現(xiàn)有交流220Vac設(shè)備，即目前絕大多數(shù)的標(biāo)準(zhǔn)交流輸入設(shè)備不用任何改造就可直接采用240V直流供電，且配套的240V直流配電系統(tǒng)接近成熟電力系統(tǒng)用的220V直流，因此推廣起來難度和阻力會(huì)小很多；而380V高壓直流需要專門定制380V輸入的直流電源（數(shù)據(jù)中心內(nèi)有幾十上百種不同廠家不同類型的設(shè)備，要完全定制所有設(shè)備對(duì)絕大多數(shù)用戶來講幾乎是不可能的），且配套的380V配電系統(tǒng)目前還不夠成熟，因此380V的生態(tài)暫未就緒，推廣難度較大，目前的使用面很窄，因此本文中的高壓直流僅指的是240V直流系統(tǒng)。

需要說明的是，高壓直流供電是針對(duì)直流48 V低壓而言的，標(biāo)稱電壓基本都在400 V以下。這點(diǎn)與電力行業(yè)的電壓劃分是不同的，根據(jù)國內(nèi)電力行業(yè)的劃分，1000 V以下的電壓為低壓，1000 V以上的稱為高壓。因此，數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域的高壓直流供電按照電力行業(yè)的劃分仍屬于低壓應(yīng)用，但在數(shù)據(jù)中心行業(yè)，仍沿用高壓直流供電的說法。

就原理而言，UPS是將220Vac或者380Vac交流電預(yù)穩(wěn)壓到400VDC左右，再逆變回220Vac。而240V高壓直流其實(shí)也是三級(jí)轉(zhuǎn)換，只是從220Vac或380V ac預(yù)穩(wěn)壓到400Vdc再降壓到240VDC輸出，也就是交流轉(zhuǎn)直流后不再逆變回交流。（參見直流供電與UPS供電原理圖）
 
圖1 UPS供電與240V高壓直流供電原理

和傳統(tǒng)的UPS技術(shù)相比起來，高壓直流供電技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)很多，主要表現(xiàn)在下面幾點(diǎn)：

1、與最新開關(guān)電源技術(shù)、采用功率MOS的高壓直流比采用晶閘管的傳統(tǒng)UPS效率更高，體積更?。?br /> 2、電池直接掛在輸出母線上，可靠性更高，且可在線擴(kuò)容、不掉電割接等；
3、拓?fù)浜?jiǎn)單，可靠性高；
4、模塊化設(shè)計(jì)，邊成長(zhǎng)邊投資；
5、熱插拔維護(hù)，像更換硬盤一樣更換故障模塊，運(yùn)維不用依賴于廠家的服務(wù)。
6、節(jié)能休眠技術(shù)可以大大提升輕載下的系統(tǒng)效率，減少機(jī)房運(yùn)行初期低負(fù)載時(shí)的能耗；
7、高壓直流的輸入功率因數(shù)高、諧波小，且輸出負(fù)載率可以比UPS高，可降低柴發(fā)容量等；
8、高壓直流技術(shù)衍生出來的新的分布式供電架構(gòu)，如市電加高壓直流供電等技術(shù)，會(huì)顛覆傳統(tǒng)UPS的靠硬件多重冗余來保障可靠性的高投入低能效模式。
9、高壓直流比傳統(tǒng)UPS要更安全，因?yàn)檩敵龈〉?，即便誤碰到單極母排電壓，觸電電壓只有一百多伏，比交流220Vac要低近1倍，且交流220Vac的正弦波峰值電壓高達(dá)314V，也高于高壓直流270V的電壓。
10、高壓直流和傳統(tǒng)集中式供電的UPS相比更適合分布式供電，較小容量靠近末端IT負(fù)載，線纜傳輸損失小，且故障影響面較小，電源系統(tǒng)也可以分布投資，不用按終局提前采購。

如果簡(jiǎn)單地概括高壓直流供電的主要優(yōu)勢(shì)，那就是更可靠、更安全、更低投入。

關(guān)于直流供電在可靠性方面的體驗(yàn)，李典林表示：“目前國內(nèi)有近10萬臺(tái)交流設(shè)備都運(yùn)行在高壓直流環(huán)境下，很少聽說因此帶來了事故。”

節(jié)能則是吸引用戶采納直流供電的重要原因之一。表1清晰體現(xiàn)了高壓直流在節(jié)能方面的顯著優(yōu)勢(shì)。根據(jù)中國電信集團(tuán)截止2012年6月底的數(shù)據(jù)，按照一個(gè)240V 1000A直流系統(tǒng)與“1+1”300KVA系統(tǒng)比較，中國電信因?yàn)閷?shí)施高壓直流已經(jīng)累計(jì)節(jié)省建設(shè)投資5300萬元。

此外，高壓直流技術(shù)更利于用戶采納太陽能、風(fēng)能等綠色新能源技術(shù)，李典林解釋說：“因?yàn)楦邏褐绷鳑]有復(fù)雜的交流并網(wǎng)技術(shù)，只需將變化的轉(zhuǎn)子發(fā)電用簡(jiǎn)單整流穩(wěn)壓并儲(chǔ)能，利用兩者直流電壓差調(diào)節(jié)就可以實(shí)現(xiàn)風(fēng)電和其他供電路由的無縫切換或者同時(shí)供電，達(dá)到部分離網(wǎng)免費(fèi)供電的目的。所以，高壓直流會(huì)讓未來的數(shù)據(jù)中心和綠色能源會(huì)結(jié)合得更為緊密。”

表1：數(shù)據(jù)中心高壓直流電源與傳統(tǒng)UPS投資比較
 

資料來源：中電達(dá)通

阻力點(diǎn)分析

雖然高壓直流供電技術(shù)具有許多優(yōu)點(diǎn)，但是它同樣存在一些內(nèi)在或外在的不足制約著它的發(fā)展。

首要的問題就是高壓直流的國家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)還暫未出臺(tái)，國家級(jí)標(biāo)準(zhǔn)的缺失影響該技術(shù)在部分行業(yè)的推廣使用。不過，朱華帶來了好消息，他說：“目前國標(biāo)已經(jīng)在制定，預(yù)計(jì)2013年底能夠發(fā)布。”

實(shí)際上國內(nèi)相關(guān)機(jī)構(gòu)一直在推動(dòng)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展：2009年，《通信用240V直流供電系統(tǒng)技術(shù)要求》（YDB 037-2009）發(fā)布；2010年，中國電信《通信用240V 直流供電系統(tǒng)節(jié)能試點(diǎn)技術(shù)指導(dǎo)意見》發(fā)布；2011年中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)行標(biāo)《240V直流電源系統(tǒng)》（YD/T2378—2011）發(fā)布；中國電信集團(tuán)在2012年底還發(fā)布了兩項(xiàng)通信用240V直流供電系統(tǒng)企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。此外，工業(yè)和信息化部電信研究院泰爾實(shí)驗(yàn)室齊曙光在《通信用直流供電技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)國內(nèi)外研究應(yīng)用情況》一文中透露，工信部的工作人員也參與了國際ITU聯(lián)盟的一些高壓直流標(biāo)準(zhǔn)的討論，并且積極推動(dòng)把240V高壓直流作為全球高壓直流一個(gè)重要標(biāo)準(zhǔn)寫進(jìn)相關(guān)規(guī)范。

其次， IT設(shè)備廠家普遍對(duì)高壓直流處于觀望態(tài)度，暫時(shí)不愿意承諾提供設(shè)備的維保等服務(wù)。這意味著一旦用戶在高壓直流環(huán)境下的IT設(shè)備發(fā)生故障，其售后服務(wù)以及損失賠償上得不到保障，容易引起法律問題。

目前市場(chǎng)上唯一公開宣稱支持高壓直流的服務(wù)器設(shè)備廠商是中興。該公司如此介紹其服務(wù)器新品CoCore E9000：“CoCore E9000在電源設(shè)計(jì)方面提供了獨(dú)創(chuàng)的設(shè)計(jì)，首創(chuàng)支持高壓直流，而且是同時(shí)支持交流的110伏、220伏和直流的240伏和336伏四種電源規(guī)格。”

不過，一木獨(dú)秀不是春，戴爾（中國）公司服務(wù)器高級(jí)市場(chǎng)經(jīng)理李毅表示：“高壓直流主要是電信運(yùn)營商在主導(dǎo)推動(dòng)，但在IT數(shù)據(jù)機(jī)房里，設(shè)備復(fù)雜，包括UPS、精密空調(diào)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)等設(shè)備，多數(shù)服務(wù)器、存儲(chǔ)廠家也還都沒有直接宣稱支持直流電，只有在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上有48V直流支持，整個(gè)直流機(jī)房建立需要整個(gè)設(shè)備產(chǎn)業(yè)鏈的支持，而不僅僅是電信運(yùn)營商推動(dòng)。”

李毅亦坦承目前該公司的主要服務(wù)器也沒有對(duì)240V高壓直流進(jìn)行正式認(rèn)證過，但戴爾將“密切注視市場(chǎng)的需求并會(huì)做出相應(yīng)的解決方案。”高壓直流國標(biāo)如果今年年底能出臺(tái)，無疑會(huì)加速IT設(shè)備廠商對(duì)直流供電的支持。

此外，極少部分設(shè)備采用了交流頻率檢測(cè)、輔助電源單極供電等，會(huì)出現(xiàn)設(shè)備雖不損壞但不能正常開機(jī)等小概率事件。還有，部分交流電機(jī)驅(qū)動(dòng)類設(shè)備暫時(shí)不支持高壓直流，需要配逆變器等。

根據(jù)中國電信實(shí)際應(yīng)用統(tǒng)計(jì)，可用240V直流電源的IT設(shè)備占IT總數(shù)量大于98%，不可用數(shù)量小于2%。這2%的概率雖小，還是需要用戶在切換到高壓直流系統(tǒng)之前做大量細(xì)致的設(shè)備適應(yīng)性測(cè)試工作。

公云網(wǎng)彭勇在其博客《機(jī)房高壓直流供電帶來的問題》中分享了該公司實(shí)際使用高壓直流的經(jīng)驗(yàn)心得。他們發(fā)現(xiàn)，越高端、越新的設(shè)備容易有電源問題，因?yàn)樵绞歉叨嗽O(shè)備或者新的設(shè)備，電壓規(guī)范越是細(xì)致，電壓保護(hù)也更加嚴(yán)格，而兼容機(jī)的電源一般都沒有問題。因此，彭勇建議說：“對(duì)于核心交換機(jī)等重要設(shè)備，一定需要和廠商確認(rèn)是否能夠正常工作，當(dāng)然廠商的普通技術(shù)支持可能都沒有聽說過高壓直流，你要有耐心和他詳細(xì)解釋，并且保證對(duì)方已經(jīng)清楚理解，不要理解成48V的低壓直流。”

傳統(tǒng)UPS廠商何去何從？

高壓直流技術(shù)的興起無疑對(duì)傳統(tǒng)UPS設(shè)備廠商帶來了巨大的沖擊。李典林認(rèn)為高壓直流會(huì)逐步侵蝕UPS的市場(chǎng)空間，甚至48V通信電源的市場(chǎng)空間，而且這個(gè)趨勢(shì)會(huì)比想象中的要來得更快。朱華則告訴記者：“因?yàn)楦邏褐绷鞯募夹g(shù)門檻低，已經(jīng)初步形成生產(chǎn)鏈，目前高壓直流的生產(chǎn)廠商很多，代表廠商有愛默生、中恒、動(dòng)力源、奧特訓(xùn)、中達(dá)、英可耐、伊頓等等。”

一些傳統(tǒng)UPS設(shè)備的主流廠商實(shí)際上也在積極應(yīng)對(duì)這個(gè)趨勢(shì)，施耐德數(shù)據(jù)中心解決方案部門產(chǎn)品經(jīng)理劉海峰告訴記者，近一兩年，他的主要工作之一，就是收集國內(nèi)國外不同用戶對(duì)高壓直流的理解和態(tài)度，以及他們?cè)诓捎酶邏褐绷鲿r(shí)究竟怎么做的。而做市場(chǎng)調(diào)研的目的，則是為了進(jìn)行產(chǎn)品規(guī)劃和研究，“我們更多地從整體解決方案考慮，不同高壓直流解決方案相互差異在哪里。為了滿足用戶的需要，施耐德也不排除考慮推出壓直流產(chǎn)品。”劉海峰說。

那么，高壓直流會(huì)徹底取代傳統(tǒng)UPS供電嗎？

劉海峰和李典林均表示應(yīng)該不會(huì)徹底取代。“從供電結(jié)構(gòu)上來說，直流傳輸?shù)膿p耗較大，因此傳輸范圍有限，在遠(yuǎn)距離的供電環(huán)境，如園區(qū)環(huán)境，直流不可能取代交流。而且，UPS市場(chǎng)比較成熟，產(chǎn)品也比較完善。”劉海峰解釋說。

對(duì)于現(xiàn)有UPS設(shè)備廠商如何應(yīng)對(duì)高壓直流供電趨勢(shì)，李典林則給出了如下幾點(diǎn)建議：

首先，UPS廠商應(yīng)積極應(yīng)對(duì)高壓直流供電的變化趨勢(shì)，從成本和可靠性等方面去不斷提升UPS產(chǎn)品的性價(jià)比，雖然已經(jīng)不能阻止高壓直流的步伐，但仍可從成熟性方面獲得部分市場(chǎng)。

其次，雖然UPS設(shè)備廠商也看到了傳統(tǒng)UPS的一些不足，也推出了一些類似高壓直流技術(shù)的解決方案，如模塊化高頻UPS等技術(shù)，部分解決了傳統(tǒng)UPS負(fù)載率低、分期建設(shè)難、可擴(kuò)展性差等問題，但由于多模塊的交流高頻UPS涉及復(fù)雜的交流并機(jī)、異常轉(zhuǎn)旁路、故障自動(dòng)安全退出等技術(shù)，且并機(jī)板的單點(diǎn)、電池掛接在逆變器前逆變損壞風(fēng)險(xiǎn)、難以實(shí)現(xiàn)節(jié)能休眠等，包括價(jià)格等和高壓直流技術(shù)都難以媲美，因此這些技術(shù)都難以取代高壓直流技術(shù)，但在過渡的階段內(nèi)仍有一定應(yīng)用。

第三，傳統(tǒng)UPS設(shè)備廠商可開發(fā)高壓直流逆變器設(shè)備，或者開發(fā)支持高壓直流輸入的電機(jī)類設(shè)備，如空調(diào)壓縮機(jī)、電機(jī)馬達(dá)等，填補(bǔ)部分高壓直流供電的短板。

第四，朝著新能源的方向轉(zhuǎn)型，例如太陽能、風(fēng)能、電池等混合能源控制器等。

總體來說，這是一個(gè)由客戶推動(dòng)的市場(chǎng)變化，產(chǎn)業(yè)鏈的每個(gè)玩家都不得不遵從順勢(shì)而為這個(gè)亙古不變的道理，一輪新的勢(shì)力格局正在各種明爭(zhēng)暗斗中悄然滋生，這個(gè)領(lǐng)域未來會(huì)上演多少“新王立、舊王死”的故事？讓我們拭目以待。

【鏈接】現(xiàn)有交流設(shè)備直接用240V高壓直流供電的注意事項(xiàng)：

1. 把船型開關(guān)或者紐子開關(guān)固定在ON位置無法動(dòng)作，防止大電流情況下出現(xiàn)波動(dòng)導(dǎo)致拉弧。

2. 采用萬用表歐姆檔測(cè)量設(shè)備輸入L、N兩極的電阻，檢查是否存在短路或者是電源內(nèi)部存在繞組變壓器。當(dāng)測(cè)量值大于100KΩ等時(shí)，可以進(jìn)行直流加電。

3. 通常IT設(shè)備交流電源的輸入范圍都很寬，大大超過高壓直流設(shè)備的供電電壓范圍，但為了避免出現(xiàn)極少量的過欠壓保護(hù)等異常，建議分別做高、低電壓?jiǎn)?dòng)等。

4. 大功率電源設(shè)備避免直接帶電熱插拔，比如新增單個(gè)電源功率達(dá)2500W以上設(shè)備，最好能軟件關(guān)機(jī)后再下電，應(yīng)急時(shí)候可以先分?jǐn)鄶嗦菲髟俨僮鳌?/font>