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　　目前,在國家政策和巨大需求的推動下,我國數(shù)據(jù)中心掀起了新一輪的建設(shè)高潮。數(shù)據(jù)中心投資連續(xù)多年保持高速增長,數(shù)據(jù)中心規(guī)模逐漸擴(kuò)大。在數(shù)據(jù)中心增長過程中,數(shù)據(jù)中心的安全問題、能耗問題逐步凸顯。數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性,直接影響數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行,決定著數(shù)據(jù)中心的安全和服務(wù)能力。數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的效率,影響著數(shù)據(jù)中心能耗水平。UPS作為數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的核心,發(fā)揮著關(guān)鍵作用。

　　1 中國正處于數(shù)據(jù)中心建設(shè)高潮時期

　　隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)等應(yīng)用的不斷豐富,行業(yè)“互聯(lián)網(wǎng)+”持續(xù)深化,使數(shù)據(jù)中心服務(wù)需求日益旺盛。我國正處于數(shù)據(jù)中心建設(shè)高潮時期,根據(jù)賽迪顧問最新調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,2016年中國數(shù)據(jù)中心IT應(yīng)用投資規(guī)模達(dá)到2410.0億元,比2015年同期增長16.8%(見圖1)。數(shù)據(jù)中心的建設(shè)高潮,帶動了中國UPS市場的發(fā)展。

　　2 2016年中國UPS市場發(fā)展現(xiàn)狀

　　2016年中國國內(nèi)生產(chǎn)總值74.4萬億元,按可比價(jià)格計(jì)算,比2015年增長6.7%。雖然國內(nèi)整體經(jīng)濟(jì)大環(huán)境增速放緩,但大規(guī)模乃至超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的建設(shè),帶動了UPS市場的發(fā)展。加上UPS自身產(chǎn)品功率越來越高,銷售額出現(xiàn)大幅度上升。根據(jù)賽迪顧問最新調(diào)研結(jié)果示,2016年中國UPS整體市場銷售額為55.74億元人民幣,與2015年相比同比增長8.7%。從銷量來看,2016年中國UPS整體市場銷量為197.41萬臺,同比下降3.6%(見圖2)。受原材料成本上漲和UPS功率段結(jié)構(gòu)影響,市場平均價(jià)格有所增長。通過細(xì)分產(chǎn)品和細(xì)分領(lǐng)域研究,中國UPS市場具有如下的特點(diǎn):

　　(1)UPS產(chǎn)品繼續(xù)向大功率發(fā)展

　　從功率段結(jié)構(gòu)來看,2016年中國UPS市場功率段進(jìn)一步向大功率遷移。100kVA以上的產(chǎn)品占比進(jìn)一步擴(kuò)大,占整體市場的38.8%,200kVA以上的產(chǎn)品繼續(xù)保持迅猛的增長勢頭,銷售額已成為第一大產(chǎn)品結(jié)構(gòu)比例,達(dá)到26.6%,10kVA以下的細(xì)分市場占比進(jìn)一步萎縮至24.9%(見圖3a)。

　　(2)模塊化UPS發(fā)展迅速從系統(tǒng)結(jié)構(gòu)來看,2016年模塊化UPS市場銷售額達(dá)到13.43億元人民幣,占總體市場份額的24.1%,與2015年相比增長27.7%,高于傳統(tǒng)塔式UPS的增長速度(見圖3b)。

　　(3)電信運(yùn)營、互聯(lián)網(wǎng)和金融是主要應(yīng)用行業(yè)

　　電信運(yùn)營、互聯(lián)網(wǎng)、金融、政府、制造等行業(yè)是2016年UPS主要應(yīng)用行業(yè)。賽迪顧問調(diào)研數(shù)據(jù)顯示,2016年在UPS平行市場中,互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)商和基礎(chǔ)電信運(yùn)營商仍然保持旺盛投資熱情,占比最高,UPS市場銷售規(guī)模達(dá)到7.69億元,占整體市場的13.8%,互聯(lián)網(wǎng)巨頭BAT加速公有云布局,數(shù)據(jù)中心建設(shè)規(guī)模在快速擴(kuò)張,UPS市場銷售規(guī)模6.47億元,占整體市場的11.6%。金融行業(yè)加速擁抱互聯(lián)網(wǎng),云化進(jìn)程明顯加快,包括銀行、保險(xiǎn)、證券等在內(nèi)的金融行業(yè)市場占整體市場15.5%。醫(yī)療、制造等行業(yè)是2016年成長較快行業(yè)。

　　3 數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)發(fā)展趨勢

　　3.1 預(yù)制化、模塊化

　　下一代數(shù)據(jù)中心將在自動化、智能化及高效節(jié)能方面提升基礎(chǔ)設(shè)施部署及運(yùn)維管理,綠色數(shù)據(jù)中心已成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展的必然,工信部、國家機(jī)關(guān)事務(wù)管理局及國家能源局已聯(lián)合制定了《國家綠色數(shù)據(jù)中心試點(diǎn)工作方案》。按需建設(shè)、定制化建設(shè)目前被越來越多客戶所接受,高效、智能、按需部署及快速擴(kuò)容的特性,使得模塊化、預(yù)制化成為UPS的主流發(fā)展方向。

　　模塊化UPS可分為大模塊組合型UPS和小模塊插拔型UPS,其特點(diǎn)是每一個功率模塊都是一個獨(dú)立的UPS。大模塊組合型UPS與小模塊化插拔型UPS的差異僅在于“插拔”模式的差別。大模塊組合型模塊并聯(lián)數(shù)量少,可靠性高,但模塊重量太重?zé)o法實(shí)現(xiàn)插拔,通常應(yīng)用在中大型數(shù)據(jù)中心;小模塊插拔型UPS模塊采用熱插拔連接,維護(hù)維修更便利,但由于并聯(lián)模塊較多,可靠性相對較差,通常用在小型IT機(jī)房。相對于傳統(tǒng)的塔式UPS,模塊化UPS的產(chǎn)品特征決定了其具有可用度高、維護(hù)便利、有限容量的快捷擴(kuò)容及便于工廠流程化生產(chǎn)等優(yōu)勢。預(yù)制化UPS系統(tǒng)方案,減少了設(shè)計(jì)、運(yùn)輸和施工成本,免去了現(xiàn)場測試、調(diào)試過程實(shí)現(xiàn)了快速部署,產(chǎn)品經(jīng)過工廠級測試確保了整體系統(tǒng)的穩(wěn)定性,并可提供靈活多樣的產(chǎn)品形態(tài)以滿足不同的數(shù)據(jù)中心建設(shè)需求。

　　3.2 市電直供技術(shù)

　　對于數(shù)據(jù)中心的供電技術(shù)來說,交流直供技術(shù)的應(yīng)用減少了能源的轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié),提高了系統(tǒng)效率。它與市電直供,240V直流供電的靈活組合不僅可以滿足T1～T4級數(shù)據(jù)中心不同供電架構(gòu)的安全需求,同時極大地提升數(shù)據(jù)中心的綠色節(jié)能水平。市電直供技術(shù)具體有兩種實(shí)現(xiàn)架構(gòu):

　　(1)交流直供與市電直供組合供電技術(shù)

　　基于UPS后備電源的交流直供技術(shù)與無后備電源的市電直供技術(shù)的組合,可實(shí)現(xiàn)T3級數(shù)據(jù)中心的安全需求,其供電效率在99%以上,相對于傳統(tǒng)的T3級供電架構(gòu),電源系統(tǒng)的節(jié)能超過80%。

　　(2)交流直供與240V直流組合供電技術(shù)

　　數(shù)據(jù)中心IT設(shè)備,一路采用基于UPS后備電源的交流直供供電,另一路采用直流240V供電,構(gòu)成交直流供電的2N架構(gòu),可滿足T4級數(shù)據(jù)中心的安全需求。交流直供可以實(shí)現(xiàn)99%的供電效率,直流供電可以達(dá)到94%的供電效率。通過對兩個PSU的有效管控,可以實(shí)現(xiàn)交流直供回路100%供電,直流供電回路備份的高效運(yùn)行方案。

　　(3)高壓直流技術(shù)

　　高壓直流方案分為240V高壓直流和336V高壓直流技術(shù)兩種。240V高壓直流技術(shù)衍生于傳統(tǒng)220V電力操作電源,并吸收了48V通信電源的各種優(yōu)點(diǎn)。從原理上講,240V高壓直流存在兩次轉(zhuǎn)換,首先從220VAC預(yù)穩(wěn)壓到400VDC,再降壓到240VDC輸出,與UPS不同的是,直流不再逆變回交流。和傳統(tǒng)的UPS技術(shù)比較,240V高壓直流方案的優(yōu)勢如圖4所示。

　　336V高壓直流方案僅需要一次電源轉(zhuǎn)換,從而進(jìn)一步提高電源的轉(zhuǎn)化效率。相比于240V高壓直流方案,336V高壓直流方案技術(shù)更為先進(jìn),節(jié)能效果更佳明顯,是未來高壓直流發(fā)展的方向。但336V高壓直流方案需要專門定制電源,原有數(shù)據(jù)中心的供電系統(tǒng)設(shè)備需要大批量更新,成本較高,目前國內(nèi)應(yīng)用范圍較小。

　　(4)多種能源與儲能技術(shù)

　　數(shù)據(jù)中心的綠色化一直是未來數(shù)據(jù)中心發(fā)展的重要方向。而構(gòu)建綠色數(shù)據(jù)中心最重要的是構(gòu)建綠色化的供電系統(tǒng)。這就需要一方面采用清潔的能源,另一方面提高數(shù)據(jù)中心能源的利用率。

　　為了應(yīng)對供電電源的不穩(wěn)定性,以電池為核心的儲能設(shè)備將在數(shù)據(jù)中心中發(fā)揮重要作用。由新型電池構(gòu)成的儲能設(shè)備,能夠?qū)⒈姸嗖环�(wěn)定的綠色能源轉(zhuǎn)化成為持續(xù)供應(yīng)的穩(wěn)定能源,提供給數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備所使用,在太陽能、風(fēng)能豐富的偏遠(yuǎn)地區(qū),將發(fā)揮重要作用(見圖5)。雖然目前綜合利用多種綠色能源的成功案例不多,但市場上的UPS產(chǎn)品,逐漸呈現(xiàn)了類似的趨勢,2016年,多家UPS廠商都推出了各自的儲能式UPS設(shè)備,推動了多能源與儲能技術(shù)在數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)中的發(fā)展。

　　4 結(jié)束語

　　在巨大的市場需求推動下,未來幾年內(nèi),我國數(shù)據(jù)中心投資仍將保持較快增長,對UPS的市場需求也將保同步增長。綠色化、節(jié)能化成為數(shù)據(jù)中心發(fā)展的必然需求,勢必也對數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)提出了更高的要求。一方面,UPS系統(tǒng)通過技術(shù)升級不斷提高產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化效率、降低能耗;另一方面,采用新一代的數(shù)據(jù)供電系統(tǒng)架構(gòu),利用高壓直流、市電直供等方式,降低數(shù)據(jù)中心整體能耗。新架構(gòu)的研發(fā)與推廣不能僅依靠數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)提供商,而需要電池、服務(wù)器、電源等廠商共同研發(fā)、共同突破。電池性能的突破最能夠打破現(xiàn)有供電系統(tǒng)架構(gòu),高性能、高容量的鋰電池,隨著未來成本的下降,有望取代現(xiàn)有鉛酸電池,成為數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的重要組成部分。而基于高容量電池的儲能供電系統(tǒng),能夠充分利用多種綠色能源,從而促進(jìn)數(shù)據(jù)中心的綠色化。