中国移动光纤配线柜【MODF总配线柜】

  

前面分析了很多一次性投资成本 CAPEX 及占地面积的比较。对于数据中心而言，更长的生命周期处于运营阶段，而运营成本构成中很大一块是电费。下面继续分析 OPEX 中的用电成本，对于 360KW 的系统，这里按 320KW 的实际负载来估算，分别比较 2N UPS 和市电 +240V HVDC 在 8 年生命周期内的总电费差异。

 

 

UPS 系统的效率往往随着负载率的提升而增加，如果 UPS 系统长期处于轻载状态，那么运行的实测效率并没有达到宣称的最高效率点。对于 2N UPS 架构，每套 UPS 的负载率往往只有 30%~40% 之间，虽然选用了最高效率为 94% 的 UPS，但实际的运行效率很可能只有 90% 左右。而对于“240V HVDC”系统，由于有电池直接挂接母线，那么高压直流系统是允许节能休眠的，监控会自动开启需要工作的电源模块数量，并使电源系统在任何负载情况下都可以工作在最高效率点附近，即高压直流可以在全负载范围内都达到 94% 以上效率，而市电直供支路基本是 100% 供电效率，因此市电 +240V HVDC 综合供电效率为 97%。

 

 

由于每千瓦 IT 都需要经过不间断电源系统供电，因此 320KW 的 IT 负荷经过 90% 效率的 2N UPS 架构每年损耗的电费（按每度电 0.8 元估算）高达 22.43 万元，而“市电 +240V HVDC” 损耗 6.73 万元。此外，电力室内的不间断电源设备产生的热量需要额外的空调系统带走，还需考虑这部分空调能耗产生的电费，为简化分析按电力空调的散热能效 COP 为 4 估算。这样 320KW 的 IT 负荷在数据中心 8 年的生命周期内，仅仅计算不间断电源系统效率损耗及电力室空调能耗，2N UPS 供电架构损耗电费 224.32 万，而“市电 +240V HVDC” 损耗电费 67.28 万，节省了 157 万元的运营电费。

 

 

综上所述，在类似可靠性及输出能力的 2N 配置 400KVA UPS 和容量为 360KW 的“市电 +240VHVDC” 供电架构，在带 320KW 负载的模型下。市电 +240 V HVDC 供电架构比传统的 2N UPS 架构减少投资 42 万，并节省 6 个配电柜。还在机房运营的 8 年生命周期内，节省运营电费 157 万。折算成 TCO，仅仅在 CAPEX 及 OPEX 的电费部分就节省投资 200 万。

 

 

三、数据中心高压直流系统的实践

 

 

腾讯第三代数据中心供电系统，采用“市电 +240V HVDC”系统架构，该架构开启 ECO 模式后的供电效率高达近 98%，比双路高压直流系统节能 2% 以上，比传统 UPS 节能 6% 以上。且节能效果在轻载下尤为明显，开启 ECO 模式后的高压直流系统在负载为 30% 及以下时，总系统节能高达 10% 以上，这还未算电源系统散热能耗带来的额外节能收益。

 

 

在对腾讯数据中心过去两三年的基础设施事故统计后，我们发现 UPS 故障发生的次数较多，总发生次数占比达 9%，基本上每年都会发生四五起 UPS 故障导致的服务器掉电恶性事故发生。但采用高压直流供电的数据中心，虽然偶尔会有整流模块故障发生，但从来没有过因高压直流电源系统故障而导致的服务器掉电事故发生过（腾讯从 2010 年开始采用高压直流技术，目前存量在用的高压直流系统数量占多数），所以从基础设施测故障次数上看，采用高压直流供电的数据中心可靠性要高于采用 UPS 供电的数据中心。

 

 

我们继续从基础设施故障导致服务器掉电总数量的层面来分析，高达 41% 的服务器掉电原因是 UPS 故障，虽然 UPS 故障发生次数占比仅仅 9%，但其中某次 UPS 故障就影响到了上千台服务器掉电，故障波及面非常大；同样的，因为高压直流供电机房没有出现过因为