數(shù)據中心供電系統(tǒng)構架的核心是不間斷供電系統(tǒng)，組成該系統(tǒng)的主要設備有交流UPS或直流HVDC。為滿足數(shù)據中心不同可靠性等級的供電要求，目前業(yè)界采用不同的不間斷供電構架解決方案。
對于Tier I級機房供電系統(tǒng)，不間斷電源系統(tǒng)配置無冗余。對于Tier II級機房供電系統(tǒng)，不間斷供電則采用設備多機并聯(lián)冗余方案，即“N＋X”不間斷冗余供電系統(tǒng)。其中“N”為擴容系統(tǒng)，“X”為冗余并機數(shù)量，不間斷供電設備常見形式為交流UPS。事實上，如果設計采用直流不間斷供電系統(tǒng)，直流HVDC也適用。對于規(guī)模較大、可靠性要求較高的Tier III級或Tier IV級機房供電系統(tǒng)，不間斷供電系統(tǒng)則采用“2N”供電系統(tǒng)。“2N”供電系統(tǒng)不但實現(xiàn)了不間斷供電功能，還大幅度提高了不間斷供電系統(tǒng)的可靠性。另外，為進一步提升可靠性，每路不間斷供電回路中還可以采用“N＋X”設備冗余。
根據標準要求，數(shù)據中心交流配網市電有采用雙重電源、兩回線路供電的方式。對于“2N”不間斷供電系統(tǒng)，由于兩路供電均完全采用相同的供電回路，因此供電系統(tǒng)可靠性最高。不過“2N”不間斷供電系統(tǒng)成本也相應最高，另外考慮到數(shù)據中心巨大的耗電量和國家“雙碳”目標，近年來各互聯(lián)網公司和運營商也在供電架構設計上注重可靠的前提下開始兼顧經濟性。
數(shù)據中心不間斷供電構架發(fā)展趨勢
數(shù)據中心“2N”不間斷供電系統(tǒng)構架為IT負載配置兩路不間斷供電回路，不間斷供電回路中的UPS設備可以是交流UPS也可以是直流HVDC，但采用交流UPS較為常見，主要差異在于電池掛接位置不同。該供電系統(tǒng)最主要的特點是能大程度滿足IT設備不間斷供電可靠性要求。
數(shù)據中心2N不間斷供電構架
數(shù)據中心“市電直供＋UPS／HVDC”不間斷供電構架
在確保可靠性的前提下，為了實現(xiàn)供電節(jié)能的經濟運行目的，用市電直供替代其中一路不間斷供電，形成了數(shù)據中心“市電直供＋UPS／HVDC”不間斷電源構架。不間斷供電回路中的UPS設備可以是交流UPS也可以是直流HVDC，但采用直流HVDC較為常見。與2N系統(tǒng)不同點在于，該供電構架只有一路為不間斷供電電源，另一路是沒有不間斷設備保護的市電。
由于將市電直供給負載，則交流電網輸入的雷擊、浪涌、諧波、閃斷等電能質量問題將直接傳導給負載，可能引起負載運行問題。
考慮到數(shù)據中心變配電系統(tǒng)建設模式存在效率低、損耗大、占地面積大、建設運維復雜和初期投資成本高等痛點，數(shù)據中心向更緊湊、占地面積更小、更高效、易部署的方向發(fā)展，將原供電構架中的變壓器、配電、不間斷電源集成起來，形成了數(shù)據中心“中壓直供”集成式不間斷電源。該電源構架中，不間斷電源將10kVac的配電、隔離中壓變壓、模塊化不間斷電源和輸出配電等環(huán)節(jié)進行了柔性集成。相比傳統(tǒng)數(shù)據中心的供電方案，占地面積減少50％，其設備和工程施工量可節(jié)省40％，架構簡潔、可靠性高。蓄電池單獨安裝，系統(tǒng)容量可以根據需求進行靈活配置。
數(shù)據中心“中壓直供”集成式不間斷供電構架
單從配電與功率變換級數(shù)來看，“中壓直供”集成式不間斷電源與傳統(tǒng)供配電方案相比主要是整合了交流配電部分環(huán)節(jié)，使得整個供配電系統(tǒng)更為緊湊，但其實并沒有減少功率變換級數(shù)。由于相對傳統(tǒng)方案更加緊湊，因此該方案具有高效率、高可靠性、高功率密度、高功率容量、兼維護方便等特點，此外還具有：
模組化、預制化：產品工廠完成加工，標準接口，現(xiàn)場安裝，實現(xiàn)設備的快速部署；
標準化：直流、交流方案統(tǒng)一，變壓器、電源模塊通用，靈活組合，自由搭配，可以很方便滿足數(shù)據中心不間斷供電系統(tǒng)電源的各種需求；
可維護性：在市電＋不間斷電源應用中，由于方案統(tǒng)一，可以通過雙系統(tǒng)實現(xiàn)母聯(lián)，完成各項設備例行檢修、維護、改造、變更、擴容等相關需求；
智能化：通過集成綜合監(jiān)控實時掌握系統(tǒng)運行狀況，對故障進行快速定位與維護，同時具有預警功能，實現(xiàn)主動式運維管理，能夠將故障防患于未然。
“中壓直供”集成式不間斷電源，最早以阿里“巴拿馬”電源為代表，近年各電源廠商也逐步跟進。科華數(shù)據推出的“云動力”中壓直供集成式不間斷電源，電源采用移相變壓器取代工頻變壓器，并從10kVac到240Vdc整個供電鏈路做到了優(yōu)化集成。它是把數(shù)據中心和通信機房內把交流10kV輸入直接變換到直流240V／336V的電源，它集成了原有的10kV交流配電、變壓器、低壓配電、240V／336V直流供電系統(tǒng)和輸出配電單元等設備及相關配套設施。具備高效率、安全、可靠、節(jié)省空間、低成本、易安裝和易維護等顯著優(yōu)勢，完全匹配大型、超大型數(shù)據中心和通信機房配電及不間斷電源系統(tǒng)的需求。
實際上，不間斷供電回路中的UPS設備可以是直流HVDC也可以是交流UPS。以科華數(shù)據的“云動力數(shù)據中心預制化不間斷電源”為代表，系統(tǒng)采用傳統(tǒng)變壓器集成交流UPS，實現(xiàn)10kVac到220Vac整個供電鏈路集成輸出。
科華“云動力”預制式化電源
