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数据中心供配电系统方案设计

摘要：随着科学技术发展和市场需求的变化，电力的安全性和稳定性越来越

成为制约数据中心的关键因素。本文针对数据中心的供配电系统进行两种方案设

计，分别从传统供配电系统和新型供配电系统的构成展开探索与分析，使其满足

数据中心的基本电力需求，避免安全隐患问题对数据中心供配电系统带来消极的

负面影响。

关键词：数据中心；新型供配电系统；方案设计

引言：随着当代能源结构的优化调整，电力逐渐得到广泛普及，渗透到人们

的日常工作与生活中，发挥出重要的社会价值。而通过做好数据中心的供配电方

案设计，一方面可以估计到数据中心本身的特殊性质，给予其充足的电力供应和

支持，另一方面则是减少配电系统设计期间的成本开销，为企业创造更高经济效

益。

一、变配电系统

近几年，5G网络通信、大数据平台、人工智能、物联网等新兴数字化技术的

研发与应用，已经逐渐成为当前时代背景的发展基石，而数据中心作为传输、展

示、存储，以及计算信息的重要基础设施，同样需要与时俱进，为社会主义现代

化建设贡献自身应有的社会价值。而随着数据中心总体数量、大小规模、运行功

率等相关参数的持续上涨，作为其中的关键构成部分，处理好供配电系统的设计

与施工，能够在一定程度上，有效避免服务器因意外情况的出现，而造成严重磨

损和损失。

一般数据中心的配电系统，主要会分为三个等级，一级主要包含市电、高、

低压配电柜、变压器、柴油机等；二级配电则是以UPS输入、输出、照明、HVDC

等部分所构成；三级配电内主要包含PUD、PSU，以及精密列头柜等。三个等级区

别在于，一级主要为高压配电系统，二、三级则是低压配电系统，对于数据中心

而言，都能够发挥出其自身的作用和价值，因此在设计方案期间，需要结合具体

的实际情况，制定出更加科学、高效、合理的供配电设计方案。

二、传统供配电系统的主要构成

在对数据中心进行供配电系统方案设计期间，考虑到数据中心本身的功能的

特殊性，需要采用双重10kV的两路电源进行供电，其主要分别引自不同的110kV

变电站10kV出线，保证两路市电相互不影响，从而提供了数据中心电源的可靠

性，而另外的第三方电源通过借助后备柴油发电机提供，将市电电源和发电机电

源在变压器出线的位置进行逻辑切换，从而方便在突发停电状态下，依旧可以保

证数据中心电力的持续供应。

在传统供配电系统中，数据中心会共计设置两套400kV的UPS系统，组建成

2N的容错型系统，能够在第一时间内，对细小误差进行调整和完善，避免对数据

中心内部的电气设备带来不同程度损伤。同时双回路、输出柜可以为数据中心提

供电子信息设备与各个工位插座的电力供应，再加上UPS系统的蓄电池，能够为

一级负荷满载持续提供长达15分钟的供电，减少因意外断电造成数据紊乱、丢

失等严重后果的出现概率。为了尽可能避免在运行和切换UPS供应电源期间，出

现故障问题，从而对数据中心供配电系统的重要负荷造成影响，可以采用四级开

关对其进行控制和管理。

三、新型供配电系统的主要构成

近几年，随着数字化信息技术的广泛应用，以及可持续发展战略的提出与落

实越来越多创新、节能、绿色环保的新兴技术得到研发、普及和推广。而在绿色

节能环保理念的引导下，国际TGG组织，发布了必威体育精装版数据中心电力使用效率的标

准化衡量指标，也被称作PUE。PUE目前是数据中心消耗的所有能源与IT负载所

需要使用的能源之比，同时也是DCIE的重要反比。通常来讲，PUE与数据中心在

正常运转期间各项设备所共同消耗的能源/IT设备的日常能源消耗，作为一个比

值，其自身的基准是2，在检验期间观测其越接近1，则证明其自身的能效水平

越好，绿色化程度也会相对更高。2021年我国中央政府所下发的相关通知中，曾

经明确指出：新建大型数据中心、超大型数据中心，需要保证其自身的电能利用

效率PUE小于1.3，到2025年，数据中心电能利用效率普遍不超过1.5，同时国

家政策鼓励重点行业利用绿色数据中心等新型基础设施实现节能降耗。可以预见，

未来国家政策对数据中心的PUE值要求会越来越严格。

据相关实验数据证明，在数据中心供配电系统设计期间，高压直流供配电系

统、交直流一体化供配电系统，以及UPS+HVDC等，普遍具有更高的工作效率，

可以轻松满足不同规模大小数据中心的运行需求，带动节能指标的有序提升。另

外，由于数据中心的服务器同时会存在交直流服务器，因此，还可以使用

HVDC