HVDC(240V高压直流电源)生产厂家竞争对比
数据中心HVDC对比UPS的优势分析杜学良
数据中心HVDC对比UPS的优势分析杜学良发布时间：2021-10-07T02:25:04.924Z 来源：《基层建设》2021年第18期作者：杜学良[导读] 本文通过对数据中心UPS(Uninterrupted Power Supply，不间断电源)和HVDC（High-voltage Direct Current，高压直流）两种供电系统的介绍和分析杭州杭钢云计算数据中心有限公司杭州 310022摘要：本文通过对数据中心UPS(Uninterrupted Power Supply，不间断电源)和HVDC（High-voltage Direct Current，高压直流）两种供电系统的介绍和分析，详细阐述了各系统的优缺点，经过对供电结构、性能、效益以及可靠性等方面的对比分析，得出HVDC在大型或特大型数据中心运行成本更低，安全性能更好，拥有更加广阔的前景的结论。
关键词：HVDC，UPS，安全，效率，前景一、现状近几年，数据中心需求增长迅速，随着5G、物联网以及人工智能等信息技术逐渐应用于社会各行业领域，流媒体、电商、视频会议、远程办公等需求快速提升，加上这两年疫情防控加速数字化进程，政府和企事业单位大量使用科技防疫、远程办公、远程教育、电商生活等措施，培育了大量新客户的数据需求，带动我国IDC行业客户需求规模量级大幅增加。
数据产业快速发展，尤其是近几年，呈井喷形式，如何建设更加节能，高效，安全的数据中心成为我们必须面对并亟待解决的问题。
现在以传统UPS为机房服务器提供电源仍然占据市场的主流，但是HVDC已经在行业内得到越来越多的重视，一些物联网厂商成了第一批吃螃蟹的人，他们率先推广HVDC模式，在行业内引起很好地反响。
浙江云计算数据中心作为省重点项目，总投资158亿元，由杭钢集团与阿里巴巴共同投资建设，采用阿里巴巴最新的设计、建设、运营标准体系，可运行20万台服务器，将建设成为未来国内最节能的数据中心和全国单元区计算能力最大的项目之一，此次采用HVDC供电模式，也是对先进技术的一次积极地探索。
数据中心HVDC与UPS电源系统对比分析
Telecom Power Technology电源与节能技术HVDC与UPS电源系统对比分析董伟宏（联通（广东）产业互联网有限公司，广东当前，国内电信网络的运行速度较快，通信机房的建立数量持续增加，各类通信技术的应用越来越广泛。
其中，通信电源是保持通信运行质量的重要组成部分，相应获得了技术更新。
电源系统作为数据中心项目较为关键的技术，能够维持通信设施的运行秩序，防止出现信息交流问题。
目前，数据中心的供电选择以高压直流输电（High Voltage Direct Current，HVDC）和不间断电源（Uninterruptible Power Supply，UPS）技术为主。
以数据中心为研究侧种电源的运行理念，对比了2个电源系统的运行情况，探索了高压直流输电（HVDC）；不间断电源（UPS）；供电系统Comparative Analysis of HVDC and UPS Power Supply System in Data CenterDONG Weihong(Unicom (Guangdong) industry Internet Co., Ltd., Foshanspeed of domestic telecommunicationsto increase. The application 2023年7月10日第40卷第13期· 119 ·Telecom Power TechnologyJul. 10, 2023, Vol.40 No.13董伟宏：数据中心HVDC 与 UPS 电源系统对比分析交流电，确保通信设备平稳运行。
经过对比可以发现：UPS 供电效率比HVDC 电源系统低，更适用于复杂电路的供电设计。
在数据中心项目中引入UPS 供电技术后，共经历了3个技术更新过程，分别是工频供电、塔式供电以及单元式高频持续供电。
相应的UPS 系统容量也有3个更新过程：工频阶段，100 kVA ；塔式阶段，600 kVA ；单元式阶段，1 MVA 。
控制保护系统在高压直流输电中的对比
控制保护系统在高压直流输电中的对比摘要：ABB的ACH2和SIEMENS的SIMADYN D这两种系统是我国直流输电控制保护系统的发展前驱。
前者主计算机使用的是可靠性较高的多处理器的工业PC，具有强大的运算功能，但依然存在一些计算机和网络通信问题[1]。
后者具有很好的硬件平台，数据传输的安全性和可靠性更高，但系统抗干扰能力会随着硬件数量的增加而降低，计算机CPU的处理能力是处于不断更新的状态，但是硬件板卡功能却无法做到这一点。
本文主要对比分析控制保护系统在高压直流输电中的应用。
关键字：高压；直流输电；控制保护；对比1.前言直流电的发现促进了现代电能的发展。
从发现之日起，直流电所运用的范围仅仅为电机制造技术，后来逐渐被广泛应用在输电工程等领域，虽然之后又出现了交流电，但仍然阻止不了直流电的广泛运用。
近年，由于电力工程的迅速发展，直流输电工程在电网建设中所发挥的作用越来越大。
2.控制保护系统在高压直流输电的对比监视系统、站控系统、远动系统线路故障定位系统、阀冷却控制保护系统等统一构成了直流控制保护系统。
供货商的不同，导致直流控制保护系统的软件功能和硬件结构也会有所区别[2]。
目前主要有ABB的MACH2、SIEMENS公司的SIMADYN D、AREVA的SERIES V这三类技术。
2.1ABB的MACH2控制保护技术2.1.1设计特点1992年瑞典ABB公司在MACH技术的基础上研发出MACH2控制保护技术，该系统以现代计算机为基础，并采用高质量的工业标准总线和光纤通信链路连接，在该系统中的每个关键环节都使用特定的并行冗余方法，其控制理念主要为HVDC工程中的冗余和切换原理[3]。
2.1.2硬件结构MACH2系统所采用的硬件结构是分层结构，包括站层和设备层，每一层都有其特定的使用功能，其中站层主要用来进行电力系统里直流系统的相关功能以及一些电力直流设备的信号交换工作，具体包括对相关电力数据进行有效的采集、监控以及相关直流系统控制的区域网络系统。
德国领跑高压直流输电(HVDC)(1)
输电断路器快４０倍以上——在稳固交流电网的同
时．一旦故障消除就能以全功率输送直流电流。然 而，速度的提高也会造成部分损失．因为全桥子模 块采用的ＩＧＢＴ数量是现有模块化换流器的两倍． 每台换流器返回的损失可能高达１．７％。德国 ＴｒａｎｓｎｅｔＢＷ公司系统分析高级经理托马斯．安道夫
墼墨型堂竺里！兰：！＿＿
万方数据
智能龟网
电系统在转向可再生能源方面并不十 分昂贵．缘于必须新建或升级的线路 并不多。 另一个吸引人的因素是电子换流
器的改进——线路两端的装置可将交 流电转换成直流电．或者反之——典
型的ＨＶＤＣ输电线路采用晶闸管ｆ可控 硅整流器１构造的换流器．其高效却能 力有限．并依赖交流输电系统来支持 其运作。结果．ＨＶＤＣ通常被视为可在 长距线路中传输的稳定电力荷载．比 如水力发电。 现有的基于ＩＧＢＴ的ＨＶＤＣ单元．像如上所示的ＡＢＢ的 轻型ＨＶＤＣ系统．不能独自中断直流电流 网适度扩容５％．计划到２０１５年完成８５０公里超高 电压交流线路。 ２０１０年德国能源机构发现．为应对风电和太阳 能发电的增长．到２０２０年德国还将需要增加３
能为某个更大的、大范围输送电力的互通互联能力 的直流输电线路的“超级电网”铺平道路：从北海的 涡轮机、斯堪的那维亚的水坝．或地中海的太阳能 电场输送能源。欧盟委员会或正指望到２０５０年以
本文作者：彼得・费尔利（Ｐｅｔｅｒ Ｆａｉｒｌｅｖ）为ＩＥＥＥ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ驻巴黎特约编辑．去年１１月前往斯图加 特报道德国的高压直流输电（ＨＶＤＣ）计划。鉴于天 气寒冷，他认为下述事实“令人寒心地无比清晰”． 即太阳能发电的兴起并不能替代本地区核电厂的
舒——但也并不多——南部的风力通常比较和
缓．涡轮发电机的建造也牵涉到选址等问题．如德 国著名的黑森林ｆ巴登一符腾堡州西南山Ｅ）ｉＥ受到 当地社区的舍命保卫．而以追加抽水蓄能功能来 扩展南部的电力存储能力也遇到了环保团体的抵 制．他们辩称．建造新的水电站会破坏野生动物的 栖息地。 总之．除了从北部调送更多的电 力外，在南部，自身电力拓展似乎别 无他方。其中调送的电力包括相当数 量的风电．它已经占德国电力消耗量 的８％，预计到２０２２年还要翻番。
直流输电换流器比较及分析 HVDC
直流工程换流器比较及分析高压直流(HVDC) 输电以其在长距离大容量输电、海底电缆输电和非同步联网等领域的独特优势而得到了广泛应用。
换流器是高压直流输电的核心设备，它是影响HVDC系统性能、运行方式、设备成本以及运行损耗等的关键因素。
一、换流器概述换流器是实现交直流电相互转换的设备，当其工作在整流(或逆变)状态时，又称为整流器(或逆变器) 。
换流器容量巨大、可控性强，对可靠性的要求很高。
传统晶闸管换流器容量很大，但投资大、谐波严重。
电压源换流器能弥补传统晶闸管换流器的部分缺点，其发展十分迅速。
较典型换流器有传统晶闸管换流器、每极2组12脉动换流器、电容换相换流器以及电压源换流器等。
长距离大容量高压直流输电仍然适合采用传统晶闸管换流器; 电压源换流器在HVDC中有广泛的应用前景，是未来高压直流输电技术的重要发展方向。
二、换流器的分类换流器以实现功率变换的关键器件划分，可分为晶闸管换流器和全控器件换流器。
前者指由半控器件晶闸管组成的换流器，后者指由全控器件(又称自关断器件，如IGBT、IGCT)组成的换流器；以换流方式划分，换流器分为电网换相换流器（LCC）和器件换相换流器(DCC)。
前者采用晶闸管器件，由电网提供换相电压而完成换相，后者由全控器件组成，通过器件的自关断特性完成换相；根据换流器直流侧特性划分，换流器又分为电流源换流器(CSC)和电压源换流器(VSC)。
电流源换流器的直流侧通过串联大电感而近似维持直流电流恒定，电压源换流器的直流侧通过并联大电容而保持直流电压近似不变。
电压源换流器依据其拓扑结构进一步分为两电平和模块化多电平换流器（MMC）等结构。
针对晶闸管换流器，还可根据换流器基本单元结构的不同而分为三种: 每极1组12脉动换流器(简称12脉动换流器)，每极2组12脉动换流器串联式换流器和每极2组12脉动换流器并联式换流器。
其中，12脉动换流器是常规高压直流输电的典型换流器，每极2组12脉动换流器则适用于特高压直流(HVDC) 输电。
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【摘要】高压直流供电在数据中心中具有重要意义，可提高数据中心的效率和性能。
本文首先介绍了高压直流供电系统的优势，包括高效能转换和减少能源损耗等。
其次阐述了高压直流供电系统在数据中心中的作用，如提高设备的可靠性和稳定性。
然后探讨了高压直流供电系统对数据中心性能的影响，以及在节能降耗方面的重要性。
最后说明了高压直流供电系统在数据中心规划中的应用，为数据中心的构建和运行提供了重要支持。
总结指出高压直流供电在数据中心中的重要性，展望了其在未来的应用前景，预示着其在数据中心领域将发挥越来越重要的作用。
【关键词】关键词：高压直流供电、数据中心、优势、作用、性能、节能、规划、重要性、未来应用前景1. 引言1.1 介绍高压直流供电在数据中心中的应用高压直流（HVDC）供电系统在数据中心中的应用越来越广泛，这种技术通过传输高压直流电能来代替传统的交流电供电系统，以提高数据中心的效率和性能。
HVDC供电系统可以有效降低传输损耗，提高能源利用率和稳定性，同时减少对电缆和变压器等设备的需求，减少设备故障率和维护成本。
在数据中心中，HVDC供电系统可以提供更稳定、更可靠的电能供应，确保服务器和其他设备的正常运行。
HVDC供电系统还可以帮助数据中心实现动态调节电压、频率和功率因数等功能，提高系统的适应性和灵活性。
越来越多的数据中心开始采用HVDC供电系统来提升整体运行效率，降低能耗成本，并实现更环保的能源利用方式。
HVDC供电系统在数据中心中的应用将为数据中心的发展带来重要的推动力，带来更高效、更可靠的供电解决方案，有助于提升数据中心的性能和竞争力。
随着技术的不断进步和HVDC供电系统的不断发展，相信HVDC供电系统在数据中心中将发挥更加重要的作用，为数据中心的可持续发展做出贡献。
1.2 解释为什么高压直流供电在数据中心中具有重要意义高压直流供电系统相比传统的交流供电系统具有更高的能效。
在数据中心这样对能源消耗要求极高的场所，高效能源利用是非常重要的。
高压直流电源和传统UPS电源有什么区别呀？
⾼压直流电源和传统UPS电源有什么区别呀？
⾼压直流电源正在逐步取代传统UPS电源将成为主流。
对于中国电信⽽⾔，相较传统交流UPS
电源供电⽅式，直流供电的可靠性更⾼。
其供电系统的并联整流模块、蓄电池组均构成冗余关
系，不可靠性是各组件的连乘结果，总体可靠性⾼于单个组件。
下⾯就由⼴州莱安智能化系统
开发有限公司简单讲⼀下。
⾼压直流电源(HVDC)具有可靠性⾼、效率⾼、成本低等特点，有望全⾯取代传统UPS电源。
HVDC项⽬选⽤国内先进的EMI测试系统、射频传导抗扰度测试设备，推进⾼压直流电源系统产业化和⼤功率⾼压直流电源系统的系列化研发⼯作。
⽬前，通信、数据业务和现代信息服务业务都⼴泛使⽤UPS电源供电，HVDC与电⼒操作电源原理相似，却⽐UPS电源更省电，其初始
成本不到UPS电源的70%。
HVDC替代UPS电源。
有关数据显⽰，2016年以后HVDC将占领80%的UPS电源份额。
高压直流HVDC
⾼压直流HVDC⽬录⼀、概述 (2)1.1 基本概况 (2)1.2 ⾼压直流供电技术特⾊ (3)1.3 使⽤范围 (5)⼆、范⽂引⽤书 (5)三、规划设计要求 (6)3.1 使⽤环境条件 (6)3.2 系统标准电压 (6)3.3 系统组成 (7)3.4 系统容量配置 (7)3.5 蓄电池组配置 (8)3.6 系统采⽤悬浮⽅式供电 (9)3.7 保护接地⽅式 (9)3.8 保护接地⽅式 (9)3.9 末端设备配电及控制⽅式………………………………………………………四、系统设备技术要求………………………………………………………4.1 系统总体技术要求………………………………………………………4.2 系统保护功能要求………………………………………………………4.3 告警性能要求………………………………………………………4.4 防雷性能要求………………………………………………………4.5 安全性能要求………………………………………………………4.6 系统电磁兼容性要求………………………………………………………4.7 系统⾳响噪声要求………………………………………………………4.8 可靠性指标要求………………………………………………………4.9 监控模块功能要求………………………………………………………4.10 整流模块功能要求………………………………………………………4.11 交流配电功能要求直流总输出屏要求……………………………………4.12 机房直流配电屏要求………………………………………………………4.13 直流电源列柜要求………………………………………………………4.14 设备外观与结构要求………………………………………………………五、IT 设备对 HVDC 的适应性要求………………………………………………………5.1 采⽤单相交流 220V 供电的 IT 设备……………………………………5.2 采⽤三相交流 380V 供电的 IT 设备………………………………………六、结束语………………………………………………………⼀.概述1.1基本概述1.交流UPS存在的问题通信电源发展⾄今，IT设备⼀直采⽤ UPS 电源系统供电或低压直流系统（-48V）供电。
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HVDC市场前景
相比传统供电模式UPS（不间断电源），HVDC在安全、节能以及节省成本方面有巨大优势，同时企业该系统的认可度也在不断提高，所以HVDC系统替代传统UPS趋势已不可避免。
HVDC最早由中国电信进行试用并进行大规模推广，现在，HVDC的应用领域已经扩大到各个行业，除电信运营商外，社会上具有大型数据机房和大量使用IT设备的企事业单位，也高度关注并开始并将HVDC投入应用。
据不完全统计，已经上线试点的行业包括广电、银行、教育、政府、科研机构、企业数据中心、民营IDC以及国家保密部门。
截至目前，全国已经有近几十万台设备运行在高压直流供电环境下。
特别在2011年和2012年出现了大规模增长的迹象，出现了一次采购好几十套到上百套直流系统的大规模IDC。
不管是运营商还是互联网公司都非常看好高压直流供电的未来方向， 2013年将会有更多更大规模的应用。
2013年，高压直流供电设备市场进入全面酝酿期，使用量将会出现一个小的井喷，待电信运营商以外的行业全面启动时，如金融、教育、政府机关等全面推广使用时，HVDC将会对构建绿色数据中心发挥巨大的作用。
HVDC市场现状
2012年6月底，中国电信全网用高压直流电源（240V）系统数已达到450个，直流总容量超过24万安培，功率为70000KW，相当于交流UPS容量85000KVA的供电能力。
使用直流电源（240V）的IT设备已超过80000台，应用范围分布于20多个省（区、市）74个地区，今后3-5年会在上年的数量基础上每年有20%-30%的增长幅度。
2012年年底江苏移动集采了20套中等容量的高压直流系统，2013年年初上海移动集采了25套大容量高压直流系统；中国联通开始了多处试点应用，今年正在策划规模推广；中国铁通在湖北开始了大容量高压直流系统商用，今年中国铁通将在全国推广使用。
大型IT企业如腾讯、阿里巴巴、百度的HVDC使用已初具规模。
百度、腾讯(深圳宝安机房，15套)、阿里巴巴（杭州东冠机房）、南京日博江苏广电、润迅（深圳）等都已采用240V供电技术。
腾讯目前有超过万台服务器应用在高压直流供电环境，在设计和即将投产规模预计超过10万台。
HVDC市场竞争
在中国电信使用的HVDC系统中，有九个厂家（中恒电气、艾默生、中达电通、伊顿、动力源、奥特迅、中博、武汉鸿飞、丰日）提供了相关产品，其中中恒电气、艾默生、中达电通占据了85%的份额。
当前厂商对高压直流供电和UPS的态度分为三大阵营，一是全力支持，如中恒电气；二是两者兼顾，如中达电通、艾默生等UPS产品量大的企业，拥有庞大的UPS 电源业务，推广HVDC 的积极性不高，不愿意去卖HVDC；三是有所准备但是没有及时跟进，以观望为主，如伊顿等。
中恒电气极为看重HVDC业务，在其通信和电力两大市场，视HVDC为支撑公司长期增长的核心动力，将HVDC作为其发展、投资方向，并在年报、财报、公司新闻等各种宣传中对HVDC抱极大期望。
中恒电气自称为高压直流（HVDC）的领跑者，将其和艾默生视为HVDC行业的领导者,认为其技术与市场优势已确立，即使市场竞争加剧，追赶者也很难撼动其领导者地位。
中恒电气主要市场为通信和电力电源，而HVDC主要是在通信行业占有率较高，中恒电气概括其HVDC市场现状为：运营商、互联网商与行业客户需求逐渐打开，银行等行业客户兴趣也很高，但是并未进入应用。
（中恒电气是最早开始研发HVDC产品，并成为HVDC行业标准的主要制定者。
中国电信积极试用HVDC之后，中恒电气也是积极参与实验。
2012年公司在中国电信招标中的市场份额保持在25%左右。
可以假设，如果HVDC市场真如发改委推广目录所说，2015年达到25亿元市场容量，并且考虑到HVDC市场参与者竞争逐渐激烈，中恒电气保持10%左右的市场份额；那么中恒电气在HVDC产品上每年的收入大约2.5亿元，保持60%左右增速。
当然，发改委推广目录并没有强制性质，也没有出台实施细则，未来HVDC产品能否如预期的推进还需要观察。
风险1、发改委推广HVDC进程低于预期；2、中恒电气市场份额大幅下降。
）
参考地址：中恒电气：艾默生：台达电通：动力源: 奥特迅：。