大型数据中心低压配电系统亟待革新

数据中心是我国实施“互联网+”的重要基础设施载体。相关统计显示，截至2014年年底全国共规划建设数据中心310个，已投入使用230个，其中约有三分之一为大型数据中心。另据数据中心产业联盟发布的《数据中心产业发展白皮书》显示，2011~2016年我国数据中心总投资将超过1万亿元。其中高低压供配电、不间断电源、制冷系统等配套设施造价在基础设施造价中所占比例约75%~80%。

大型数据中心建设热潮来袭。然而，在大型数据中心的运营中，巨大的配电成本支出正在对运营商形成挑战，同时配电单元往往占用大量面积，不利于数据中心的节能环保。因此，如何能够在保证数据中心稳定运行的情况下，实现配电系统的革新，显著降低配电成本成为业界关注的问题。正是在这一趋势下，中压型UPS开始兴起。中压型UPS能够提高接近负荷中心的电压等级，减少低压配电环节，降低能耗。可以预见，随着电信行业去电信化、减配增效的深入推进，中压UPS系统将迎来广阔的市场前景。

我国早期通信系统负有政治安全责任，通信网络一旦中断将追究相关方政治责任，所以我国通信系统中冗余配置较高，这从早期UPS和开关电源蓄电池组后备时间的不一致可见一斑。所以，在建设数据中心的供电系统时，为了保证系统安全可靠性，充分考虑设备配置和冗余。

目前大型数据中心园区或大型数据中心的供配电结构一般是引市电高压（110kV）或中压（35kV、10kV）到高压配电室然后再分配给干式变压器（转成380V）并配置成套低压配电系统，成套低压配电系统中的馈电柜再通过密集母线或电缆分配电能到每个楼层的低压配电柜，再分配到大型的UPS（如500kVA、600kVA），目前每套低压配电系统一般最大配置到2000kVA，每套低压系统最多带两套大容量的1+1型UPS系统或2N型UPS系统，这种从高压配电系统-低压配电系统-UPS的结构在早期中小型数据中心应用广泛，但随着数据中心单UPS系统配电容量的加大，这种配电结构存在诸多缺陷。

第一，投资浪费严重。单套低压配电系统存在浪费投资、浪费机房空间、浪费密集母线等浪费现象。虽然也可以将变压器配置在每个楼层，但是供配电结构没有变化，随着大型UPS的使用，每套2000kVA的低压配电系统下挂2套600kVA（1+1）考虑充电电流及负载冗余后即满。

第二，增加供配电等级，增加了安全隐患。在相同的电源器件环境中，对于配电系统来说上下游开关越少越安全，配电等级越少可靠性越高，接近负荷中心的电压等级越高越节能。大型数据中心园区35kV开关站-10kV高压配电柜-10kV配电柜-变压器-低压配电柜-密集母线-楼层配电柜-UPS系统，8层级的配电结构，每多1个层级则意味着增加一个故障隐患点。

第三，影响机房可使用面积，增加建筑成本。对于大型数据中心，如果每层楼均配置变压器低压配电室、UPS系统电源室，相应电源区域要预留40%以上的空间，对于通信机房来说，一般预留25%~30%空间，且低压配电结构冗余度越大占机房面积越大。