分布式電源系統(tǒng)在通信機(jī)房中的應(yīng)用探討

馬登

摘 要 分布式電源（DPS）系統(tǒng)是根據(jù)傳統(tǒng)集中式不間斷供電系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的一種改進(jìn)技術(shù)，具有占用機(jī)房空間少，部署方式靈活，可分批次快速部署等特點(diǎn)，現(xiàn)在主要和微模塊結(jié)合應(yīng)用于大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房內(nèi)。本文就分布式電源系統(tǒng)（DPS）在傳統(tǒng)通信機(jī)房中的應(yīng)用提出探討方案。

關(guān)鍵詞 分布式電源;配電系統(tǒng);可靠性

引言

隨著數(shù)據(jù)通信的發(fā)展，傳統(tǒng)通信機(jī)房逐步開始進(jìn)行數(shù)據(jù)機(jī)房建設(shè)，但通信機(jī)房原有的建筑特點(diǎn)，站點(diǎn)規(guī)劃思路落后的特點(diǎn)阻礙了其進(jìn)一步的發(fā)展，分布式電源系統(tǒng)很好地解決了以上問題，本文就分布式電源在傳統(tǒng)通信機(jī)房的應(yīng)用進(jìn)行探討。

1什么是分布式電源

分布式電源（DPS）系統(tǒng)是傳統(tǒng)不間斷供電的一種改進(jìn)技術(shù)，主要針對(duì)數(shù)據(jù)中心不間斷供電系統(tǒng)的缺陷進(jìn)行了改進(jìn)：如供配電和蓄電池組重量大，需配置單獨(dú)的UPS配電室和蓄電池室;配電方式不夠靈活，建成初期系統(tǒng)負(fù)載率較低;設(shè)備電源的可靠性對(duì)不間斷系統(tǒng)依賴高等。

分布式電源系統(tǒng)將電源模塊和鋰電池模塊安裝于每一個(gè)網(wǎng)絡(luò)機(jī)柜內(nèi)部（占用4～6U的空間），為機(jī)柜內(nèi)設(shè)備進(jìn)行供電。在系統(tǒng)斷電時(shí)，由鋰電池模塊放電對(duì)設(shè)備提供不間斷供電。根據(jù)電源模塊的不同分布式電源系統(tǒng)可以分為分布式高壓直流系統(tǒng)和分布式UPS系統(tǒng)兩種，供電方式也是多種多樣，目前較經(jīng)濟(jì)的為1路市電+1路分布式電源供電方式。本文主要就分布式UPS系統(tǒng)進(jìn)行介紹，方案分析中采用1路市電+1路分布式電源的方式進(jìn)行比較和探討[1]。

2分布式電源系統(tǒng)特點(diǎn)

與傳統(tǒng)UPS系統(tǒng)相比，分布式UPS系統(tǒng)在部署方式，部署靈活性和安全性等多個(gè)方面均有很大的提升，如下：

（1）節(jié)省機(jī)房空間。分布式UPS系統(tǒng)安裝于機(jī)架內(nèi)，省去了UPS室和蓄電池室的建設(shè)空間，可節(jié)約近30%的機(jī)房空間，不僅僅是數(shù)據(jù)中心機(jī)房的建設(shè)中具有極大的誘惑力。

（2）部署方式靈活，可分批建設(shè)，降低工程初期成本。分布式UPS系統(tǒng)可根據(jù)建設(shè)的需求靈活部署，提高了供電系統(tǒng)的利用率（降低損耗），避免集中式UPS系統(tǒng)部署后長期利用率低的問題，初期的建設(shè)成本也得到了控制。

（3）提高了系統(tǒng)的安全性。分布式UPS系統(tǒng)采用分散供電的方式，將供電模塊和電池分散至每個(gè)機(jī)柜中，降低供電系統(tǒng)出現(xiàn)大面積故障的可能，提高系統(tǒng)安全性。

（4）綠色環(huán)保。分布式UPS系統(tǒng)采用磷酸鐵鋰電池不含鉛和硫酸，清潔無污染，對(duì)環(huán)境造成的污染大大降低。

（5）使用壽命長，綜合造價(jià)高。作為新興的綠色能源，磷酸鐵鋰電池使用壽命可達(dá)到8-10年，但分布式UPS系統(tǒng)的造價(jià)也在3萬元/機(jī)柜以上，高昂的造價(jià)限制了其進(jìn)一步的推廣和應(yīng)用[2]。

3通信機(jī)房現(xiàn)狀分析

隨著近幾年通信機(jī)房大范圍的光進(jìn)銅退，傳統(tǒng)交換業(yè)務(wù)退網(wǎng)，空閑的大面積機(jī)房為數(shù)據(jù)機(jī)房的建設(shè)提供了可能，但通信機(jī)房的原有的建筑特點(diǎn)，原有機(jī)房規(guī)劃落后和市場的特點(diǎn)經(jīng)常會(huì)阻礙其進(jìn)一步發(fā)展，主要如下：

（1）站點(diǎn)低壓配電系統(tǒng)容量低，安全保障等級(jí)不高，無新增大容量UPS系統(tǒng)所需的大容量空開;

（2）通信機(jī)房電力電池室規(guī)劃面積小，機(jī)房內(nèi)樓板承重低，無法滿足大容量蓄電池組的布置要求;

（3）業(yè)務(wù)需求不明確，無潛在客戶，或意向客戶需求尚不明確;

（4）初始資金不足。在潛在客戶和業(yè)務(wù)收益均不明確的前提下，電信很難投入大量資金進(jìn)行機(jī)房建設(shè)。

4分布式電源系統(tǒng)在通信機(jī)房中的應(yīng)用方式探討

分布式電源系統(tǒng)安全保障性高，部署方式靈活的特點(diǎn)非常適用于通信機(jī)房中，考慮到分布式電源系統(tǒng)的綜合成本較高，可在通信機(jī)房改造項(xiàng)目中優(yōu)先推廣應(yīng)用。分布式電源可有效解決以下問題：

（1）電力電池室空間不足，機(jī)房改造困難或改造成本太高;

（2）機(jī)房內(nèi)新增機(jī)架空間不足，需壓縮輔助用房面積安裝機(jī)柜;

（3）工程分批進(jìn)行建設(shè)，初始投資不足。

下面就通信建設(shè)中的應(yīng)用場景進(jìn)行分析和探討。

電信某縣局政企客戶需為政府部門建設(shè)政企云機(jī)房，計(jì)劃建設(shè)40個(gè)機(jī)柜，單機(jī)柜設(shè)備功率4kW，其中一期建設(shè)20個(gè)機(jī)柜。

電信機(jī)房現(xiàn)狀：單路市電引入，變壓器容量為400KVA，峰值負(fù)荷達(dá)205kW;柴油發(fā)電機(jī)組容量400kW，峰值負(fù)荷180kW;UPS系統(tǒng)負(fù)荷無剩余，電力室新增UPS系統(tǒng)空間充足，電池室已滿。政務(wù)云機(jī)房可設(shè)置在2層通信機(jī)房內(nèi)，面積220平。

分析：縣局政務(wù)云機(jī)房建議根據(jù)數(shù)據(jù)機(jī)房C級(jí)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行建設(shè)，根據(jù)客戶要求采用冷池方式進(jìn)行建設(shè)。

政務(wù)云機(jī)房一期負(fù)荷需求估算=設(shè)備+空調(diào)及其他=4*20*0.8（并機(jī)系數(shù)）*1.7（估算PUE）=108.8kW。

終期負(fù)荷需求估算=4*40*0.8（并機(jī)系數(shù)）*1.7（估算PUE）=217.6kW。

現(xiàn)有變壓器和柴油機(jī)組的負(fù)荷可滿足一期負(fù)荷 ，若是綜合考慮終期負(fù)荷需求，則需對(duì)機(jī)房內(nèi)現(xiàn)有低配系統(tǒng)和柴油發(fā)電機(jī)組進(jìn)行升級(jí)改造，投資大，業(yè)務(wù)審批和流程耗時(shí)長。為保證工程建設(shè)的安全性，有如下兩種方案進(jìn)行分析比較：

方案一：采用模塊化UPS系統(tǒng)建設(shè)，新建200KVA系統(tǒng)，在二樓機(jī)房內(nèi)隔斷出蓄電池室（承重需加固），考慮到單路市電供電情況，蓄電池組容量不小于2*300AH/480V。變壓器和柴油發(fā)電機(jī)組均需要升級(jí)改造，考慮到電信自有業(yè)務(wù)的發(fā)展，建議變壓器選用800KVA及以上容量，柴油機(jī)組常用容量不小于800kW。

方案二：采用分布式UPS系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)，機(jī)柜內(nèi)安裝6KVA分布式UPS系統(tǒng)，磷酸鋰電池容量15AH（后備時(shí)間半小時(shí)以上）。

如下為兩種方案經(jīng)濟(jì)性對(duì)比：

方案分析：兩種方案均切實(shí)可行，采用模塊化UPS系統(tǒng)建設(shè)需整體考慮機(jī)房整體方案，一次性完成電力基礎(chǔ)的建設(shè)，前期投資高，設(shè)備運(yùn)行負(fù)載率低，同時(shí)由于涉及電力審批和機(jī)房加固的進(jìn)行，施工周期很長，但整體造價(jià)較低。

采用分布式UPS系統(tǒng)進(jìn)行建設(shè)則供電系統(tǒng)可以采用分批采購和施工，前期不需要油機(jī)和低配系統(tǒng)的改造，機(jī)房加固，可進(jìn)行快速部署和施工。同時(shí)采用分布式電源系統(tǒng)使得電力系統(tǒng)的利用率得到提升，供電系統(tǒng)整體的安全性也更有保障，除此之外還可以提供更多的機(jī)柜。此方案的缺點(diǎn)也比較明顯：但方案的整體投資較高。

建議實(shí)施方案：由于項(xiàng)目施工周期短，客戶對(duì)于二期設(shè)備部署無詳細(xì)方案，建議采用分布式UPS系統(tǒng)進(jìn)行分批部署施工，一期工程完工后密切跟蹤客戶設(shè)備使用情況和需求，以應(yīng)對(duì)二期機(jī)房的建設(shè)。

5結(jié)束語

分布式電源系統(tǒng)的部署方式靈活，安全性高的特點(diǎn)非常符合現(xiàn)有通信機(jī)房的使用要求。其重量輕，不占用機(jī)房空間，綠色環(huán)保的特點(diǎn)注定會(huì)成為今后各機(jī)房建設(shè)的重要選擇。目前受限于綜合造價(jià)尚未大面積推廣使用，如何在投資和機(jī)房改造之間把握平衡是其在通信機(jī)房中大面積推廣和應(yīng)用需要解決的問題。

參考文獻(xiàn)

[1] 史海疆，李興林.大型數(shù)據(jù)中心電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)探討——訪悉地國際設(shè)計(jì)顧問有限公司電氣總工李興林[J].電氣應(yīng)用，2016，35（12）：6-8.

[2] 朱關(guān)峰，張學(xué)志，王麗.DPS在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中的應(yīng)用及分析[J].電信快報(bào)，2013（4）：38-40.