高压直流电源(HVDC)的应用
杭州中恒_高压直流电源(HVDC)的应用
与HVDC相比UPS系统存在的问题
HVDC，并机是直流并联，只有同电位的问题，控 制非常的简单，而且并机失败也没有严重问题， 最多就是“贫富不均”（不均流）！ UPS系统并联数量上受到限制，一般最多6台并机， HVDC并机理论上可以做到“无穷大”，一般可以 做到40台并联。 由于UPS并联数量上的限制，电信系统一般采用 1+1并联运行，单台UPS的实际运行负荷小于30%， 这样就导致UPS的运行效率小于70%， HVDC采用N+X并联，整机系统的负荷可以工作在 60%--70%的负载，整机效率可以达到90以上！
单位：万元
突出案例
核心客户：
通信：中国移动 中国电信 中国联通 电力：中国水电顾问集团、中国国电集团公司、中国华能集团公司、中国大唐集团、中
国华电集团公司、中国电力投资集团公司
重点项目：
通信：浙江移动、江苏移动、福建移动、四川联通、浙江电信、江苏电信、重庆联通等
电力：国电北仑电厂、国电宁海电厂、国电泰州电厂、上海外高桥电厂、大唐乌沙山电
厂、华电宿州电厂、中国原子能研究院游泳池反应堆项目、秦山核电站、宝兰二线铁路、 京沪铁路、塔吉克斯坦变电站、印度电厂、越南西山水电站及30多个国内500KV变电站
电力操作电源系统行业地位
公司掌握电力操作电源系统核心技术，自主生产整流模块 和监控单元，是国内电力操作电源系统的主流供应商之一。
销售排名第4名
销售排名第3名
销售排名第2名
2007年
2008年
2009年
通信电源系统行业地位
公司经营通信电源系统业务已有十几年，积累了丰富的 生产、销售和服务经验，已成为国内通信电源系统的主 要供应商。2009年成为伊顿施威特克在中国的唯一的系 统生产商、售后服务提供商、和产品的销售商。
5、高压直流(HVDC)供电系统的发展和应用(国内)-精选文档
➢ 经测试，目前大部分服务器可直接输入高于296.2V的高压直流电， 但仍有小部分服务器不能直接输入高压直流；
➢ 由于IDC机房的服务器为各客户的托管设备，无法强制性规定服务器 输入电源的电压标准；
➢ 建议参照IDC机房等级评定办法，调整IDC机房的商业运营模式，对
高压直流供电的机房进行等级划分与倾斜，为推进高压直流的技术
d. 近年来，IDC数据中心机房业务发展迅猛，服务器托管需 求激增，而且由于IDC设备电路集成度的增加，其单位功 率密度较常规通信设备的高出很多，甚至高出普通通信 机房的8~10倍；
e. 目前，IDC机房进行供电的主要是交流UPS电源和低压48V直流电源，其中交流UPS电源是主要的供电系统。与 之相比，高压直流供电系统具有扩容方便、可靠性高、 效率高等突出特点，特别对不断增加的高功耗负载，高 压直流供电系统将是一个有发展前途的电源系统结构。
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3、高压直流供电的组成
AC200V
DC270V
DC270V
日本NTT公司的由交流200V整流变换为直流270V的系统
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4、高压直流供电方案的发展的特点及优势
4.1、可靠性：高压直流可靠性远高于目前UPS； 4.2、效率和节能：n+1的UPS系统考虑谐波的综合因素其负载率不
发展奠定基础；
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二、国内高压直流供电的准规范解析
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1、准规范的起草背景：
1.1、2009年，工业和信息化部电信研究院、中国电信集团联合国内知名 的通信电源厂商的国内知名专家起草了《通信用240V直流供电系统 技术要求》的征求意见规范稿；
1.2、该技术报告由中国通信标准化协会提出并归口； 1.3、该技术报告参与起草单位：中达电通股份有限公司、广州珠江电信
再论高压直流(HVDC )在数据机房的应用
再论高压直流（HVDC ）在数据机房的应用摘要：数据中心首先应用在军事之上，随着社会科技不断发展、进步，逐渐在各个行业中使用，随着人们对数据的飞速增加的需求量，促进了通信行业在数据中心机房的建设压力，但庞大的数据市场，不可预估的数据增长趋势，也极大地刺激了通信行业、互联网行业在数据中心机房投入建设的决心，并付诸行动。
而在数据中心机房的配电系统的建设中，从最初的简单的机械化的UPS 到安全系数高的系统，再逐步发展到高压直流配电系统，仅仅几十年。
传统的UPS 电源，存在初始投资大，后期利用率低、可靠性差、运行能效低和维护困难等明显缺点。
因此，作为UPS 的替代产品—高压直流电源（HVDC）便应运而生，而且越来越受到电源、通信等行业的重视。
关键词：数据机房；UPS供电系统；高压直流供电系统；引言：在本文，从UPS配电系统产生、原理及使用与高压直流配电系统分开叙述，剖析高压直流电源与UPS 电源对比和数据中心配电不同，完全地论述高压直流的应用前景，为进入该行业或有兴趣的读者提供参考。
1、传统的UPS供电系统1.1、传统UPS供电发展不间断电源是随着电子计算机的发展而发展的，由最初纯机械机构逐渐改变成为科技含量高且电子集成的电气设备，不间断电源的历史至今也不过几十年的历史。
在不间断电源（UPS）发展经历了四代：第一代UPS电源—动态UPS：利用机械惯性储能以及电动机、发电机的能量传输机制以提供短时间的不间断供电，这种早期产品体积庞大、造价昂贵、噪声巨大，犹如一个小型电厂。
第二代UPS电源—工频UPS电源机。
工频UPS电源机目前常用于功率较大、用电环境较差的场合。
第三代UPS电源—高频UPS电源机。
高频机的出现进一步提升了功率密度，体积减小了50%，从功能模块上提升了维护性，缩短了MTTR时间，可在数小时内完成修复。
第四代UPS电源—模块化高频UPS电源。
高频机技术的发展为UPS的模块化架构提供了技术可能，结合类似通信电源的模块冗余技术的供电架构，模块化的高频UPS得以实现。
高压直流供电在数据中心的作用及影响
高压直流供电在数据中心的作用及影响高压直流（HVDC）供电技术在数据中心中的应用正日益受到关注。
传统的交流供电系统在数据中心中存在一些问题，而高压直流供电则可以有效地解决这些问题，并带来一系列的积极影响。
本文将从高压直流供电技术的作用及影响两个方面进行阐述。
作用1. 提高能效在数据中心中，能效是一个非常重要的指标。
高压直流供电技术可以显著提高能效，因为HVDC系统中不需要进行交流/直流的转换，从而减少了能量损耗。
而且在长距离输电过程中，HVDC系统还可以更有效地传输电能，这对于大型数据中心而言尤为重要。
2. 减少电能损耗HVDC系统的电缆线路损耗相对较小，因此可以减少能源的浪费。
在数据中心中，减少电能损耗不仅可以降低成本，还能减少对环境的影响。
3. 提高供电可靠性HVDC系统具有稳定的电压和频率特性，可以提高供电系统的可靠性。
数据中心作为信息基础设施的核心，对供电可靠性要求极高。
HVDC技术的应用可以有效地提高供电的可靠性，确保数据中心的稳定运行。
4. 便于设备集成许多现代化设备和系统都已经使用直流供电，包括存储系统、服务器和电池储能系统等。
采用高压直流供电技术可以更好地满足这些设备的电能需求，使得设备的集成更为便利。
影响1. 降低运营成本高压直流供电技术的应用可以降低数据中心的运营成本。
通过提高能效和减少能源损耗，HVDC系统可以降低数据中心的能源开支。
HVDC系统的稳定性和可靠性也可以降低运营维护成本和停机损失。
2. 降低环境影响采用高压直流供电技术可以减少数据中心对环境的影响。
较高的能效和更少的电能损耗意味着数据中心对能源的需求更少，减少了对环境的压力。
这对于企业履行社会责任，提高环境友好型也具有积极的影响。
3. 提升数据中心的竞争力高压直流供电技术的应用可以提升数据中心的竞争力。
在激烈的市场竞争中，能够提供更高能效、更可靠的供电系统的数据中心将更具吸引力。
这不仅可以吸引更多的客户，还可以提升数据中心在行业中的地位。
hvdc在数据中心的原理
hvdc在数据中心的原理
HVDC在数据中心的原理
1. HVDC是什么？
HVDC（High Voltage Direct Current）是指高压直流输电技术。
与传统的交流输电技术不同，HVDC技术可以通过将电能转换为直流电来实现更高效的电力传输。
2. HVDC在数据中心的应用
在数据中心中，HVDC技术可以用于数据中心的电力传输。
传统的交流输电技术存在能量损耗较大、传输距离限制等问题，而HVDC技术可以有效地解决这些问题。
3. HVDC在数据中心的工作原理
HVDC技术通过将交流电转换为直流电，然后通过直流电缆进行传输。
在数据中心中，HVDC技术可以通过将电源转换为直流电，然后通过HVDC电缆将电力传输到数据中心的各个设备中。
4. HVDC技术的优势
HVDC技术具有以下优势：
（1）能量损耗小：HVDC技术传输电力时，能量损耗较小，可以实现更高效的电力传输。
（2）传输距离更远：与传统的交流输电技术相比，HVDC技术可以实现
更长距离的电力传输。
（3）稳定性更高：HVDC技术可以通过控制电压和电流来实现更高的稳定性，可以减少电力传输中的波动。
5. HVDC技术的局限性
虽然HVDC技术具有很多优点，但它也存在一些局限性：
（1）成本较高：HVDC技术的建设成本较高，需要投入大量的资金。
（2）技术要求较高：HVDC技术需要高水平的技术人员来进行维护和运营，技术要求较高。
6. 结论
HVDC技术在数据中心中的应用可以有效地解决传统的交流输电技术存在的问题，具有很多优点。
随着技术的不断发展，HVDC技术将会在数据中心中得到更广泛的应用。
HVDC 电源解决方案的进步-设计应用
HVDC 电源解决方案的进步-设计应用高压直流(HVDC) 技术近很受欢迎，因为它具有成本效益高的远距离输电方法。
具体而言，与交流输电系统相比，高压直流输电可以以低成本传输更多的电力和更少的功率损耗，并减轻电缆的重量。
因此，HVDC 应用需要合适的DC-DC 转换器。
目前已应用于5G基站、电动汽车充电设备、数据中心、互联网IT设备等市电/市电加高压直流电源结构的应用领域。
因此，Cincon 为HVDC 应用提供多样化的电源解决方案。
全尺寸砖型DC-DC 转换器产品组合，功率范围从75W 到750W，适用于各种输出电压。
以下是HVDC 电源解决方案广泛应用的应用列表以及Cincon 产品如何支持它们。
带桥式整流器的DC-DC将交流电压转换为高压直流电压的前置桥式整流电路的电源架构如图1 所示。
Cincon High Input Voltage DC-DC转换器可用于桥式整流电路后，为各种电子设备转换电源。
Cincon 产品向HVDC 电源解决方案的进步图1：带桥式整流器的电源架构具有功率因数校正功能的DC-DC具有功率因数校正模块和高输入电压DC-DC 转换器的电源架构如图2 所示。
如果需要进行功率因数校正，可以考虑使用Cincon PFC750，AC-DC 功率因数校正模块。
PFC750 通常出现在前端，将交流电转换为直流电，有源功率因数校正(APFC) 给出的PF 值高达0.99。
此外，高输入电压DC-DC 转换器和PFC 750 的不同组合可满足设备对电源电压的各种需求，为系统设计人员提供灵活性。
Cincon 产品向HVDC 电源解决方案的进步图2：带PFC 的电源架构EV充电机器人EV 充电机器人是满足日益增长的灵活EV 充电需求的解决方案，可以在任何地方为EV 充电。
电动汽车车主将不必花时间等待充电桩的可用停车位。
通常，在充电机器人系统中（图3），高压电池是电动车充电的必备品，同时该电池也是机器人的动力源。
高压直流输电技术的应用与发展
高压直流输电技术的应用与发展随着现代社会的不断发展和科技的日新月异，电能成为人们生活中必不可少的一部分。
电力的传输线路是电力系统中一个非常重要的环节，同时也是电能传输的主要手段。
传统的交流输电系统存在着能量损失大，远距离输电过程中线路电压波动大的问题，因此人们开始研究和应用高压直流输电技术，并在实践中获得了很多成功的经验，促使了高压直流输电技术的不断发展与完善。
一、高压直流输电技术的简介高压直流输电技术，简称HVDC技术，是一种能够将电能进行远距离或海底输送的高效而可靠的电力输电技术。
它的理论基础来自于电力系统的稳态分析和电气发展的进步。
它利用高压直流电源驱动输电线路上的直流电流，从而实现电能的高效输送。
与传统的交流输电技术相比，HVDC输电技术具有输电功率大，输电距离远，能源转换效率高等优点，可以满足大规模电能传输的需要。
二、高压直流输电技术的应用领域1. 长距离输电HVDC技术具有输电距离远，功率大的特点，因此广泛应用于长距离输电。
它可以有效地解决交流输电存在的线路电阻、电感等问题，从而减少电能的损耗，在长线路上实现稳定高效的电能输送。
2. 降低传输线路成本HVDC队列路的成本较传统的交流输电路线更低，传输损失也较低，比如在远程海底输电、联合B网的传输、地区供电与区域供电等领域都有广泛的应用。
与此同时，一些发电站、变电站等设施也可以采用HVDC技术，从而降低电气设备的投资成本和运行维护的费用。
3. 不受载波影响的通讯HVDC技术的通讯方式不受交流载波信号的影响，其频带可适用于自动装置的控制和保护方面。
4. 特殊用途HVDC技术在船舶上也得到了广泛的应用，因为大型船只需要通过电力驱动推进器、作业设备等，HVDC技术能为电池系统、电动机系统提供高压直流，同时实现海底电缆对船只的供电。
三、HVDC的技术概念高压直流输电技术的实现需要涉及到一些技术概念，例如电势、电压、电流等。
其中，电势是用来表示电场强度的物理量，主要是用于描述带电体之间的相对差异；电压是指电场向负电带电体流动的电势差；电流则是指单位时间内流过电路的电荷量，其大小和方向与传导介质中的移动自由电荷密度有关。
hvdc 电压等级
hvdc 电压等级
HVDC（High Voltage Direct Current）电压等级是指用于直流输电的电压等级。
直流输电是一种将电能以直流形式从发电站送至负载的输电方式，相较于传统的交流输电，具有输电损耗低、输电距离远、适应远程供电等优势。
HVDC电压等级广泛应用于各个领域，其中最常见的有两个等级，分别是±500kV和±800kV。
这两个等级分别代表了HVDC输电的高压等级，可以实现远距离、大容量的直流输电。
在HVDC系统中，电压等级的选择是非常重要的。
首先，电压等级的选择应满足输电距离和输电容量的要求。
通常情况下，较高的电压等级可以实现更远的输电距离和更大的输电容量。
此外，电压等级的选择还要考虑经济性和可靠性。
较高的电压等级通常需要更高的投资成本，但可以降低输电损耗，提高输电效率。
因此，在确定电压等级时，需要综合考虑各个方面的因素。
除了±500kV和±800kV的电压等级，目前还有一些更高的电压等级正在研发和应用中。
例如，中国正在研制±1100kV的超高压直流输电技术，这将使得更远距离的直流输电成为可能，并具有更大的输电容量。
HVDC电压等级是实现直流输电的重要参数。
通过选择合适的电压等级，可以实现远距离、大容量的直流输电，提高能源传输效率，
促进能源的可持续发展。
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哪些场合可以使用HVDC？
凡是计算机系统使用LCD显示器的地方都可以使 用HVDC
目前通信机房中交换机使用的是-48V系统，服务 器使用的是UPS
电厂或变电站中，V电源； 计算机系统使用的是UPS
银行、保险、证券公司中通信使用的是 -48V 通信电源，计算机服务器使用的是UPS。证券公 司的大显示屏使用的是24VDC，这个电源也来之 于UPS，同样可以由HVDC直接供电！
UPS的出现，是由于一些重要设备，如航天 控制、医疗仪器、金融系统、计算机、数据 管理系统等，不能断电而产生的。她的诞生， 为信息革命产生了十分重大的影响。也是电 力电子领域划时代的技术突破！
UPS（Uninterrupted Power Supply )工作原理
AC输入 输入 滤波
工频 整流
障，负载仍然停电；而HVDC的电池在输出 端，即使HVDC本身出故障，电池仍然可以 给负载供电，保障不间断供电，所以HVDC 也成为直流不间断电源；
与HVDC相比UPS系统存在的问题
UPS系统并机是交流并联，需要同频、同 相、同电位，并机复杂控制难度大，并机 失败率高，而且，一旦并机失败后会导致 系统瘫痪！ HVDC，并机是直流并联，只有同电位的 问题，控制非常的简单，而且并机失败也 没有严重问题，最多就是“贫富不均” （不均流）！
银行、保险、证券公司的UPS略小于通信行业估 计20亿左右，而且以中小型机为主。主流厂家有 APC、伊顿、艾默生、中达
变电站(以220KV以上站为主）、电厂以中大型 UPS为主，估计市场容量10亿左右。主流厂家有 ABB、西门子、梅兰日兰、伊顿（主要是爱克赛）
与HVDC相比UPS系统存在的问题
UPS系统并联数量上受到限制，一般最多6台并 机，HVDC并机理论上可以做到“无穷大”，一 般可以做到40台并联。
由于UPS并联数量上的限制，电信系统一般采用 1+1并联运行，台UPS的实际运行负荷小于 30%，这样就导致UPS的运行效率小于70%， HVDC采用N+X并联，整机系统的负荷可以工作 在60%--70%的负载，整机效率可以达到90以 上！
UPS 低 差 高 大 大
HVDC 高 好
低60% 低20% 小50%
HVDC为什么可以替代UPS
通信机房数据服务器电源工作原理
AC输入
●
DC输出
高频脉冲
HVDC为什么可以替代UPS
显然如果我们直接将直流电接到计算机或服务器也是 完全可以工作的，只要直流电压大于交流最低输入电 压的1.25倍，即1.25*176V=220V，就可以工作。 而且没有极性的要求！交流电压的供电范围是176— 264VAC，效率最高的电压是220VAC，对应的直流 电压是1.25*220=275V，对应的2V电池是120节， 其均充电压是2.35*120=282VDC，浮充电压是 270VDC。
与HVDC相比UPS系统存在的问题
UPS 1+1系统只要有一台出问题就等于 “病危通知”、“最后通牒”！ HVDC，由于电池的存在，N+1或N+X冗 余并联，一台模块出故障，只是预警！
大型UPS维护复杂，耗时长，无法现场在 线更换， HVDC，维护简便，可以在线热插拔。
大型1+1 UPS系统投资成本比HVDC高大约 60%
DC/DC
升压
DC/AC
逆变
静 态 开 关 AC输出
LC工 频滤 波
充电 器
电 池 组
DC/DC 升压
在线(on line)高频UPS
高压直流电源（HVDC）工作原理
.
AC输入 输入 滤波
工频 整流
DC/DC 变换
LC高频 滤波
电 池 组
DC输出
与HVDC相比UPS单机存在的问题
UPS多一级变换效率降低； UPS的输出采用工频滤波损耗大； UPS控制复杂，可靠性降低 UPS的电池在输入端，如果UPS本身出故
高压直流电源系统（HVDC）
杭州中恒研发中心
目录
HVDC与UPS的比较及 应用环境
HVDC现有产品 HVDC 新产品
HVDC与UPS的比较及应用环境
UPS的发展历史
UPS产生于上个世纪60年代，1972年2月 21日尼克松访华，带给我国的礼物之一就 是UPS，从此中国开始了UPS的研究。很遗 憾，到目前为止中国大陆没有一家像样的公 司。而中国唯一一家具有国际竞争力公司被 美国人收购了！
电力操作电源接线方案复杂，HVDC接线方案简单（只有 一种单母线分段）
电力操作电源设备种类繁多，HVDC，只有监控，模块、 电池巡检仪
电力操作电源空开输出，HVDC熔断器输出，成本低。 电力客户回款周期长，通信客户回款快
UPS的市场容量及其竞争对手
通信行业中UPS的市场容量大约和一次通信电源 相当，08年大约30亿RMB。主流厂家有艾默生、 中达、APC、伊顿（山顿、爱克赛）
HVDC VS UPS的主要区别
UPS
HVDC
AC/AC变换器，输出的是交流电压 AC/DC变换器输出的是直流电压
电池组在输入端 中间变换环节多
电池组在输出端与模块并联一起给 负载供电
中间变换环节少
工频滤波体积大
高频滤波体积小
HVDC VS UPS的比较优势
性能指标 可靠性
可维护性 投资成本
能耗 占地面积
结论：由于服务器电源是将UPS提供的交流电源先要整流成直流电，然后再将 直流再变换成12V、5V或3.3V等低压直流给服务使用，而全桥二极管整流电 路对直流电可以直接输入，只要直流电压能够达到220V以上就可以使用！
备注：可能存在的问题 对于具有有源功率因数校正（APFC）服务器电源，直接接入直流电源后，可能会存在交流欠 压保护！ 解决措施，改交流欠压保护为直流欠压保护！
HVDC与电力操作电源系统的区别
电压等级不一样，电力操作电源标称电压是220V（2V， 104节浮充电压234V，均充电压244V，电池节数可变 104—108节）
HVDC标称电压是240V（2V，120节浮充电压270V， 均充电压282V，电池节数固定）或者336V （2V，168 节浮充电压378V，均充电压394.8V，电池节数固定）