功率及單機(jī)柜功率密度來測(cè)算，2N 的 UPS 和“市電 +240V HVDC”兩個(gè)方案在列頭柜數(shù)量及配電開關(guān)數(shù)量方面可以認(rèn)為基本一樣，只是會(huì)在微斷及線纜方面會(huì)有些差異，造價(jià)有所不同。直流微斷比交流微斷貴，因此配電空開造價(jià)市電 +240V 架構(gòu)會(huì)貴一些。在線纜投資方面，UPS 系統(tǒng)因?yàn)樵黾?兩套輸出配電柜及線纜，以及手動(dòng)維修旁路線纜等；而 240V 的 HVDC 因?yàn)槭菃蜗喙╇?，高壓直流輸出到列頭柜的單相線纜成本會(huì)比 2N 的 UPS 的三相傳輸線纜成本稍高些，但總功率一樣，耗銅量差別不會(huì)很大?？梢哉J(rèn)為“市電 +240V HVDC”的線纜總投資不會(huì)超過 2N 的 UPS 的線纜總投資。

 

 

所以，供電能力均為 360KW 的市電 +240V 高壓直 流相比 2N 的 UPS，減少配電柜數(shù)量。按項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)估算降低一次性投資 42 萬(wàn)左右，約節(jié)省 37.5% 的投資成本，并節(jié)省占地面積 6 個(gè)配電柜以上。

 

 

前面分析了很多一次性投資成本 CAPEX 及占地面積的比較。對(duì)于數(shù)據(jù)中心而言，更長(zhǎng)的生命周期處于運(yùn)營(yíng)階段，而運(yùn)營(yíng)成本構(gòu)成中很大一塊是電費(fèi)。下面繼續(xù)分析 OPEX 中的用電成本，對(duì)于 360KW 的系統(tǒng)，這里按 320KW 的實(shí)際負(fù)載來估算，分別比較 2N UPS 和市電 +240V HVDC 在 8 年生命周期內(nèi)的總電費(fèi)差異。

 

 

UPS 系統(tǒng)的效率往往隨著負(fù)載率的提升而增加，如果 UPS 系統(tǒng)長(zhǎng)期處于輕載狀態(tài)，那么運(yùn)行的實(shí)測(cè)效率并沒有達(dá)到宣稱的最高效率點(diǎn)。對(duì)于 2N UPS 架構(gòu)，每套 UPS 的負(fù)載率往往只有 30%~40% 之間，雖然選用了最高效率為 94% 的 UPS，但實(shí)際的運(yùn)行效率很可能只有 90% 左右。而對(duì)于“240V HVDC”系統(tǒng)，由于有電池直接掛接母線，那么高壓直流系統(tǒng)是允許節(jié)能休眠的，監(jiān)控會(huì)自動(dòng)開啟需要工作的電源模塊數(shù)量，并使電源系統(tǒng)在任何負(fù)載情況下都可以工作在最高效率點(diǎn)附近，即高壓直流可以在全負(fù)載范圍內(nèi)都達(dá)到 94% 以上效率，而市電直供支路基本是 100% 供電效率，因此市電 +240V HVDC 綜合供電效率為 97%。

 

 

由于每千瓦 IT 都需要經(jīng)過不間斷電源系統(tǒng)供電，因此 320KW 的 IT 負(fù)荷經(jīng)過 90% 效率的 2N UPS 架構(gòu)每年損耗的電費(fèi)（按每度電 0.8 元估算）高達(dá) 22.43 萬(wàn)元，而“市電 +240V HVDC” 損耗 6.73 萬(wàn)元。此外，電力室內(nèi)的不間斷電源設(shè)備產(chǎn)生的熱量需要額外的空調(diào)系統(tǒng)帶走，還需考慮這部分空調(diào)能耗產(chǎn)生的電費(fèi)，為簡(jiǎn)化分析按電力空調(diào)的散熱能效 COP 為 4 估算。這樣 320KW 的 IT 負(fù)荷在數(shù)據(jù)中心 8 年的生命周期內(nèi)，僅僅計(jì)算不間斷電源系統(tǒng)效率損耗及電力室空調(diào)能耗，2N UPS 供電架構(gòu)損耗電費(fèi) 224.32 萬(wàn)，而“市電 +240V HVDC” 損耗電費(fèi) 67.28 萬(wàn)，節(jié)省了 157 萬(wàn)元的運(yùn)營(yíng)電費(fèi)。

 

 

綜上所述，在類似可靠性及輸出能力的 2N 配置 400KVA UPS 和容量為 360KW 的“市電 +240VHVDC” 供電架構(gòu)，在帶 320KW 負(fù)載的模型下。市電 +240 V HVDC 供電架構(gòu)比傳統(tǒng)的 2N UPS 架構(gòu)減少投資 42 萬(wàn)，并節(jié)省 6 個(gè)配電柜。還在機(jī)房運(yùn)營(yíng)的 8 年生命周期內(nèi)，節(jié)省運(yùn)營(yíng)電費(fèi) 157 萬(wàn)。折算成 TCO，僅僅在 CAPEX 及 OPEX 的電費(fèi)部分就節(jié)省投資 200 萬(wàn)。

 

 

三、數(shù)據(jù)中心高壓直流系統(tǒng)的實(shí)踐

 

 

騰訊第三代數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)，采用“市電 +240V HVDC”系統(tǒng)架構(gòu)，該架構(gòu)開啟 ECO 模式后的供電效率高達(dá)近 98%，比雙路高壓直流系統(tǒng)節(jié)能 2% 以上，比傳統(tǒng) UPS 節(jié)能 6% 以上。且節(jié)能效果在輕載下尤為明顯，開啟 ECO 模式后的高壓直流系統(tǒng)在負(fù)載為