與過(guò)去不同，隨著(zhù)人類(lèi)對數據資產(chǎn)的重視，每年產(chǎn)生的數據中很大一部分將被存儲、處理，海量的數據處理需求推動(dòng)承載數據與算力的基礎設施——數據中心向大型化、高密化發(fā)展。

　　新型數據中心的“四高”發(fā)展趨勢

　　數據中心是算力的物理載體，數據的最終歸屬地，是數字經(jīng)濟的基石。隨著(zhù)數字產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，各領(lǐng)域對數據中心的需求也水漲船高。

　　2021年，工信部發(fā)布了《新型數據中心發(fā)展三年行動(dòng)計劃(2021-2023年)》，提出足以支撐經(jīng)濟社會(huì )數字化轉型的新型數據中心，將具備高技術(shù)、高算力、高能效、高安全等四個(gè)特征。

　　與“四高”相對應的，則是數據中心單體規模的持續擴大和單機柜功率密度不斷增加。在過(guò)去一年新增的數據中心建設項目中，超過(guò)3000機柜的大型數據中心比比皆是，且單機柜功率多數已經(jīng)從傳統的2.5KW-4KW，提升到8KW-16KW以上，部分采用液冷技術(shù)的數據中心單機柜則可以達到40KW甚至上百千瓦的超高標準。

　　隨著(zhù)單體數據中心規模的擴大，數據中心機柜算力密度的提升，大型數據中心對電力的需求也將隨之節節攀升。如何保障高算力時(shí)代數據中心可以獲取穩定、安全的電力供應，是作為數據中心供能“心臟”的供配電系統正在面臨的前所未有的挑戰。

　　亟需進(jìn)化的“心臟”

　　成本與效率，是數字時(shí)代的生命線(xiàn)，對于大型數據中心的建設來(lái)說(shuō)也是如此。而傳統的數據中心供配電系統在全新的時(shí)代需求下，已經(jīng)逐漸顯現出結構過(guò)于龐雜，安裝以及運維難度大，交付周期長(cháng)，能源損耗占比高，占地空間大等系列瓶頸。

　　電力從市電進(jìn)入數據中心后，需要經(jīng)過(guò)中壓變壓器、低壓配電柜、輸入輸出配電柜、UPS電源等，最后進(jìn)入電子信息設備中轉化為算力。在傳統的供配電模式下，以上各個(gè)環(huán)節都由獨立的設備完成，相互之間缺乏足夠的契合，特別是當采用了不同品牌的產(chǎn)品時(shí)，設計選型和安裝難度會(huì )大幅提升，設備間轉換的損耗也難以控制。

　　獨立設備還帶來(lái)了供配電整體占地空間的龐大，并且隨著(zhù)單機柜用電密度的提升不斷增加。在單機柜功率在2.5KW-5KW的情況下，供配電系統占地面積一般為IT設備占地面積的1/4左右；而當單機柜功率提升到8KW左右時(shí)，供配電系統占地面積將達到IT設備占地面積的1/2左右；當單機柜密度提升到16KW，供配電系統占地面積將與IT設備占地面積一樣大。這對于可以用“寸土寸金”來(lái)形容的數據中心來(lái)說(shuō)，顯然是極大的損失。

　　簡(jiǎn)化建設流程，提升得柜率，成為大規模數據中心供配電系統建設必須解決的問(wèn)題，數據中心“心臟”的進(jìn)化勢在必行。

　　超越極致，深度融合

　　在不斷的創(chuàng )新嘗試中，供配電系統“深度融合”理念逐漸成型，并已成為當前數據中心供配電行業(yè)的共識。

　　所謂深度融合，是通過(guò)一體化、模塊化的設計方式，將原本獨立的供配電設備整合成為一個(gè)整體。根據不同類(lèi)型的方案，深度融合組件可以包含配電柜、UPS電源、饋線(xiàn)柜、監控設備等眾多設備。

　　通過(guò)深度融合方案整合的供配電系統組件之間契合度高，電力轉化損耗??；用銅排替代線(xiàn)纜，減少連接點(diǎn)，提升能效的同時(shí)也提升了系統整體的可靠性；模塊化結構，大幅降低了運維難度；預制化的生產(chǎn)方式簡(jiǎn)化現場(chǎng)裝配流程，提升交付速度。

　　可以說(shuō)，深度融合的供配電解決方案解決了目前數據中心供配電面臨的大部分問(wèn)題。這其中，深度融合帶來(lái)最顯著(zhù)的優(yōu)勢就是體積上的大幅縮小，業(yè)內較為優(yōu)秀的深度融合解決方案，占地面積較傳統分散式方案可以減少近半——這意味著(zhù)機房得柜率的大幅提升，數據中心用地成本也將得到很大的優(yōu)化。

　　當然，要實(shí)現深度融合，并不是簡(jiǎn)單的將供配電設備裝配在一起。這需要創(chuàng )新的設計，復雜的測試和精密的裝配，數據中心行業(yè)在供配電系統的深度融合上也進(jìn)行了多方向的探索，目前較為主流的技術(shù)手段如下：

　　提升UPS電源設備的功率密度，即高密UPS電源方案，也是目前被廣泛采用的方案。以模塊化UPS電源為例，在體積不變的情況下，3U高的單模塊功率，在近年來(lái)已經(jīng)實(shí)現了數倍的增加，從10年前的25KW，上升到40KW、50KW、100KW，甚至有廠(chǎng)商宣傳做到了125kW功率密度。不過(guò)，當前功率密度的提升已經(jīng)達到瓶頸，進(jìn)一步提升非常困難。

　　取消UPS電源輸入、輸出配電柜和開(kāi)關(guān)，這是一種較為激進(jìn)的方案。輸入、輸出柜的主要功能是對單臺UPS電源進(jìn)行配電和維護，取消輸入、輸出配電柜和開(kāi)關(guān)后，一旦需要維護就需要整列下電維護。因此完全取消UPS輸入、輸出配電柜的方案可以在市電十分穩定有保障的情況下，供配電設備可靠性極高，且采用2N架構的系統中嘗試。

　　“隔離開(kāi)關(guān)+熔斷器”替代框架斷路器（ACB）的方案。配電柜中最主要的部分就是部件眾多、結構復雜的ACB，通過(guò)對這一設備的功能拆解和架構融合創(chuàng )新，借鑒在工廠(chǎng)、數據中心電池配電間、光伏電站的成熟應用經(jīng)驗，用“隔離開(kāi)關(guān)+熔斷器”替代ACB功能。因為隔離開(kāi)關(guān)與熔斷器結構簡(jiǎn)單，體積可控，在成本與占地方面的優(yōu)勢突出。并且在數據中心供電場(chǎng)景實(shí)際應用中，“隔離開(kāi)關(guān)+熔斷器”這一替代方案在安全性、壽命、可維護性方面完全可以替代傳統的ACB。

　　一體化集中監控替代傳統電力儀表方案，采用電子監控卡采集低壓柜的電壓、電流、溫度等信息，傳遞到集中控制器做統一監控，可以減少分散的傳統儀表占據低壓柜空間。

　　當然，廠(chǎng)商在采用深度融合方案的時(shí)候，也往往是多種技術(shù)手段融合使用。

　　隨著(zhù)算力時(shí)代的開(kāi)啟，數據中心規模越來(lái)越大，交付周期越來(lái)越短，部署要求越來(lái)越高，數據中心的供配電系統必將隨之進(jìn)化。包括深度融合在內的道路還在進(jìn)一步探索之中，這不僅需要設備企業(yè)的創(chuàng )新努力，同樣也需要從企業(yè)到用戶(hù)的共同嘗試和推動(dòng)。深度融合理念也將憑借其能耗低、占地小、交付周期短、運維便捷等優(yōu)勢，為數字經(jīng)濟發(fā)展提供持久、可靠的澎湃動(dòng)力。