论向IT设备供电技术应用研究

2012-09-25杨世忠

通信电源技术 2012年1期

关键词：直流电源中国电信直流

原锟杨世忠

（中国电信集团公司）

1 全世界向IT设备供电技术研究简况

近年来，我们听了很多专家的关于全世界向IT设备供电技术应用研究的情况介绍，了解到众多国家的研究信息。各标准化团体、企业提倡HVDC的供电电压分布如图1所示。

2 困惑与思考

具有创新意识的人，意向创建一套全新的供电技术。当人们打开IT设备电源模块的黑匣子后，看到某一点电源为310 V时，即提出了300 V直流的应用方案，当看到某一点电源为380 V时，即提出了380 V直流的应用方案……，于是乎240 V、270 V、288 V、300 V、336 V、380 V等不同电压应用方案蜂拥而至，很多应用研究数年之久仍在研究之中，终难推广。就连呼声很高的“380 V应用”，使用也是寥寥无几。

众多专家提出了这么多电压等级的应用方案，我们不禁思索，为什么有那么多的不同应用方案？各自的出发点是什么？要达到何等目标？应用方案的最终目的都是向IT设备提供一个安全稳定的供电技术，那么多的应用方案都可以实现，这种现象又说明什么问题？众多方案中，谁最具优势？谁最安全？谁最节能？

如此多的问题答案众说纷纭，令人难分伯仲。那么多人各自推崇某一种技术方案，形成了很多技术应用流派，原因何在？其实我们都陷入了类似于“盲人摸象”的魔咒之中。

各路专家在研究向IT设备供电技术问题时，应当注意到两个重要因素：

（1）国家供电体制中市电交流电压坚如磐石，不可变动。中国是这样，类似的其它国家供电体制同样不可变动。因此，中国IT设备将大量、长时间使用交流电源220 V。

（2）IT设备的基本电源是12 V、5 V、3 V，也是根基坚实，无法撼动。

在中国，一批专家提出了标称电压为240 V直流的供电方案。此方案的提出引起了国外专家的诧异，更让人意想不到是在中国通信行业内不到5年时间里，基本完成了创意—实验—试用的快速推进，到2011年度末，已取得了优异成绩。

图1 各标准化团体、企业提倡HVDC的供电电压

众多方案都能做到向IT设备供电的同一目标，能够实现的方案就是好方案。国际性的高电压直流应用应当是一个宽范围的，而不应是窄范围的，取200 V－400 V为好。

众多应用技术向我们揭示了一条铁定定律：能量取自市电，IT工作基本电压为12 V、5 V、3 V。任何应用方案都无法回避这两个必要条件。只要保证必要条件，向IT设备供电技术方案将会有无数种，足够人们去遐想与实践。

在两个基本要素不变的前提下，怎样确定向IT设备供电应用技术方案？我们遐想有这样一个命题：从甲地前往乙地，有步行、骑马、骑自行车、乘汽车、坐火车、乘飞机等多种行径方案，还可能有组合式行径方案，纵观各种方案各有优缺点，关键看你侧重的是哪一个方面。

盲人摸象的寓言给了我们启示：看问题要全面，不要片面。坚持自己的观点很重要，但要学会听别人的观点，学会把事情了解得更清晰、更全面、更准确。

3 在浩瀚的技术海洋中选择适合中国国情的供电技术

我们很佩服220 V交流UPS的供电技术意图，它源自于市电，经技术处理后又还原于市电，但此市电已不是彼市电。交流UPS输出的电源已具有抗外部冲击、纯净、相对稳定等很多优点。它的使用具有通用性，所以其应用范围是宽广的。

我们力推240 V直流系统是这样看问题的。交流UPS存在能耗高，可靠性低，维护、扩容难度大，建设成本高等问题。但交流UPS的存在已有相当长的时期，相当多数量的设备在现网上运行使用，如何扭转不利因素，是我们关注及思考的重点。UPS供电与高压直流供电区别如图2所示。

出路在于采用创新应用技术，选择一种可以替代交流UPS的新的供电技术，但必须具有可替换之优点。恰在此时有专家发现符合TIX、SSI两个标准的IT设备电源模块具有兼容240 V直流电源的能力，于是，围绕240 V直流供电技术应用研究展开了。

图2 UPS供电与高压直流供电（HVDC）区别

在2007年至2011年期间，中国通信行业提出IT设备用电兼容，可使用交流电源也可使用直流电源，并得到验证可行。短短5年，中国通信行业“240 V直流供电应用”高速度和广范围的推广推动了世界IT设备用电格局的创新研究。

240 V的应用旨在不对现有IT设备进行改造或只做少量改动，就能部分替换交流UPS的使用，极具广泛的复制性。直流240 V的技术应用倡导兼容极具生命力，该系统既可在专用环境下使用，也可在通用环境下应用。240 V的应用，发掘出了符合“ATX”和“SSI”标准的IT设备具有兼容交直流双电源的工作潜能，促进了IT设备用电潜能的提升与完善，使IT设备具有增强适应多环境、多种供电方式的真实能力。

4 240 V直流电源技术的应用回顾

2007年，中国电信江苏盐城分公司赵长煦开始了关于IT设备能否使用直流供电的研究。2007年10月，他开始将部门办公用的38台电脑和其他通信设备使用270 V直流电压取代交流220 V电压供电。此举，为电信行业应用240 V直流技术开创了先例。中国电信提出高电压直流的设想，得到了中国通信标准化协会（CCSA）通信电源与通信局站工作环境技术工作委员会（TC4）的认可与支持。此后有关IT设备使用高电压直流的研究及应用在通信行业迅速展开。

4.1 240 V标准正在循序渐进的建立与完善

2008年江苏电信制定《通信设备高压直流供电安装设计规范（试行）》，江苏电信已明确全省推广使用，省级标准出台；

2009年，《通信用240 V直流供电系统技术要求》（YDB 037－2009）发布；

2010年，中国电信《通信用240 V直流供电系统节能试点技术指导意见》发布；

2011年，通信行业标准《240 V直流电源系统》（YD／T2378—2011）发布；

2012年中国电信《通信用240 V直流供电系统》发布执行。

4.2 240 V设备性能及技术水平快速提升

中国电信从2008年开始高度关注240 V设备及配电的质量和应用安全问题。集团电源维护技术支撑中心对IT服务器电源模块进行了广泛测试，找出了部分不适用240 V直流的IT设备型号的解决对策。

中国电信连续数年与电源设备生产厂家进行不间断的技术沟通与交流，快速推进设备及应用的整体质量。2011年集团公司决定，由集团电源维护技术支撑中心操作，完成了国内外17家240 V直流电源产品测试摸底工作，为中国电信240 V集采工作顺利进行打下坚实基础。

4.3 IT设备明确兼容240 V

中国电信从2009年至今，与IT设备供应商及设备制造商建立了240 V兼容应用沟通机制，在2011年度IT设备集采中明确提出了IT设备兼容240 V应用的要求。

4.4 IT设备供电、环境及安装要求

设备电源模块必须符合SSI和ATX规范，并可做到回路上无并联对直流电压呈现短路状态的感性电子元器件，电源回路上无串联对直流电压呈现开路状态的容性电子元器件，无对交流频率监测的要求。电源模块宜配置具备灭弧功能的空气开关。

使用交流220 V的IT设备必须能够兼容使用直流240 V电源（192 V～288 V），保证在零地电位差为2 V的情况下设备能够稳定运行。中标厂家明确表态产品支持兼容240 V电源应用。

中国电信已完成IT设备使用240 V电源的情况汇集工作。收集有几十个品牌500余个型号设备，其中可用240 V电源的型号设备，占总数的93%，只有少数型号设备不适宜240 V电源，占总数的7%。

中国电信实际应用后统计发现，可用240 V直流电源的IT设备在IT设备总数中占比大于98%，不可用数量小于2%，这是因为不可用产品多为早期IT型号，在网使用数量已经很少。

5 240 V推广应用现状

5.1 中国电信应用总况

自2007年始至2011年11月底，中国电信全网用240 V直流电源系统数已达到252个，直流总容量超过10万安培，功率为24 000 k W，相当于交流UPS 30 000 k VA的供电能力，其分布情况如图3。

使用240 V直流电源的IT设备已超过46 000台，分布于20个省（区、市）74个地区如图4。其中：江苏126套、湖北22套、浙江16套、上海14套、广东13套、贵州13套、江西11套、四川10套、河北5套、广西4套、北京3套、吉林2套。江苏电信、湖北电信、浙江电信在2011年度240 V应用中保持领先地位。