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数据中心的高压直流之路
1. 引言
传统的数据中心大都通过 UPS 来实现掉电保护,通常所有 IT 负载都要经过 UPS 来供电,假
定实际运行 UPS 的平均效率为 90%〔虽然目前 UPS 最高效率是可以到达 95%以上,但我们知道
UPS 的效率和负载率有关,如左下列图所示,随着负载率的提升,效率才会变高,则正常情况
20%-40%负载率下很难会到达最高效率点。根据在运行 UPS 的实际测试数据,绝大多数情况下
的效率不高于 90%〕,则每 100 度电,经过 UPS 这个环节就白白损耗掉 10%。不仅如此,我们
还需要考虑 UPS 散发出来的热量需要额外的空调带走,按数据中心典型 PUE 为 1.8 来算,则 UPS
环节带来的总能耗达 18%,很不节能。
〔a〕UPS 效率和负载率的关系〔b〕传统机房的能耗分布
我们还知道 UPS 设备的拓扑构造比拟复杂,因此其单机可靠性一直不是很高。为了解决单
点故障问题,通常会引入 2N,甚至 2*〔N+1〕的冗余配置,则这种情况下,虽然一定程度上提
升了整个系统的可靠性,但带来的问题其实不少。首先,投资本钱双倍增加,而且占用了很多机
房的珍贵空间,并增加了运维的复杂度。其次,同前面解释过的一样,UPS 系统的负载率在 2N
情况下会比拟低,此时 UPS 的效率也很低,额外增加了不少电费开销并浪费了很多珍贵的能源。
最后,单机 UPS 的容量可能不够大,则往往会采用并机模式,同样由于 UPS 自身构造的复杂性,
且并机要求幅度、频率、相位等同,加上并机板自身也为单故障点,并机风险较大。
很多实际发生的案例说明在市电电网正常情况下,但因 UPS 自身故障引起机房掉电情况。
UPS 是大容量危险设备,其部电容等元件寿命只有五年,因此电容击穿、漏液短路等危险也时有
发生,轻则造成系统宕机,重则导致机房着火,而且出了事故,第一时间现场无法处理,严重依
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