與傳統(tǒng)通信機(jī)房供電系統(tǒng)UPS不間斷電源比較,HVDC高壓直流供電系統(tǒng)在投資、可靠性、運營成本等方面優(yōu)勢顯著。
傳統(tǒng)UPS不間斷電源存在四大問題
UPS電源和-48Vdc系統(tǒng)存在缺陷。UPS備用能源在系統(tǒng)中的可靠性比電池本來具備的可靠性降低了很多，電池的可靠性Rb=0.99，而UPS備用能源供電可靠性僅為0.88。
UPS電源系統(tǒng)整體利用率低。UPS電源冗余系統(tǒng)的每一路輸入配電都有可能是主用，其中任何一臺UPS電源都必須能夠帶起全部負(fù)荷，雙機(jī)冗余UPS電源系統(tǒng)負(fù)荷率小于35%，UPS電源輸出三相不平衡，直接導(dǎo)致UPS電源降容使用，存在單機(jī)利用率低的缺點。
UPS電源輸入配電除主路外，其它輸入配電處于空載待用，使用效率很低，機(jī)房前期建設(shè)投入大、負(fù)荷規(guī)劃浪費，而且后期系統(tǒng)擴(kuò)容難度大。UPS電源帶來供電系統(tǒng)諧波分量增加，導(dǎo)致變壓器利用率下降、柴油發(fā)電機(jī)支撐能力削弱，影響到整個供電系統(tǒng)的安全性、利用率。
并聯(lián)UPS電源之間不可能消除的環(huán)流問題，增加了UPS電源的無功損耗，降低了系統(tǒng)的可靠性。
UPS電源應(yīng)急保障和可維護(hù)性差。UPS電源在線維修復(fù)雜、在線擴(kuò)容困難、割接難度大，不同設(shè)備型號、不同系統(tǒng)間無法實現(xiàn)互為冗余，逆變、濾波電容等關(guān)鍵器件更換困難。若UPS電源逆變器發(fā)生故障，系統(tǒng)將轉(zhuǎn)向旁路供電，但對于某些通信負(fù)載，低質(zhì)量的市電可能對設(shè)備的安全運行帶來嚴(yán)重故障隱患，而且后備蓄電池組被隔離開，起不到保護(hù)作用。
-48Vdc系統(tǒng)無法滿足大功耗通信機(jī)房要求。近年來由于數(shù)據(jù)通信的發(fā)展非常迅速，機(jī)房耗電量越來越大，目前單機(jī)架功耗增加很快，某通信機(jī)房實測單機(jī)架功耗達(dá)9~12kW/架，有些單機(jī)架高達(dá)31kW左右。耗電量的增加需要更粗的電纜和更大的電流，這將進(jìn)一步導(dǎo)致成本增加和散熱量加大。
HVDC高壓直流供電系統(tǒng)更可靠、更節(jié)能
HVDC高壓直流供電系統(tǒng)供電相對于傳統(tǒng)UPS供電，不但可靠性高、效率高、節(jié)能成效顯著，而且特別適用于負(fù)載重的機(jī)房。該技術(shù)可推廣性強(qiáng)，適合通信機(jī)房新建及改造。
傳統(tǒng)UPS電源供電原理圖如圖1所示，HVDC高壓直流供電系統(tǒng)原理圖如圖2所示。HVDC高壓直流供電系統(tǒng)比傳統(tǒng)的UPS電源少一個DC/AC逆變器及服務(wù)器機(jī)架內(nèi)部的AC/DC整流器，這樣大大提高了供電系統(tǒng)的效率，從而降低供電系統(tǒng)的發(fā)熱損耗，發(fā)熱損耗的降低也減少了空調(diào)的配置。HVDC高壓直流供電系統(tǒng)供電方式的應(yīng)用可以比采用UPS電源供電節(jié)約電能10%~20%。
當(dāng)前，節(jié)能減排已經(jīng)深入人心，HVDC高壓直流供電系統(tǒng)也在節(jié)能方面得到人們的認(rèn)可。以向一個10kW的數(shù)據(jù)設(shè)備供電為例，我們進(jìn)行了兩種供電模式對比試驗。由表1可以看出，每10kW的數(shù)據(jù)設(shè)備采用HVDC每年節(jié)約的電費約34018元（人民幣，以下同）。
在成本減少方面，我們對建設(shè)傳統(tǒng)1+1冗余120kVA UPS和2套50kW高壓直流電源（100kW）進(jìn)行分析對比發(fā)現(xiàn)，建設(shè)同樣的100kW電源系統(tǒng)，HVDC高壓直流電源系統(tǒng)比傳統(tǒng)型UPS電源成本占優(yōu)：投資建設(shè)成本要低66%；占用機(jī)房面積減少24.22%；系統(tǒng)運營成本低16.22%，年可節(jié)省26.91萬元。