9-通高压直流技术现网引入

毕业于北京邮电大学 硕士 中国联通集团公司网络发展部基础设施处 主要负责电源专业建设管理 李宁 中国联通高压直流技术现网引入 2018年10月 讨论提纲 电压等级选择高压直流的供电模式选择高压直流引入的时间点高压直流的建设与维护 1 电压等级选择 240V 336V 高压直流VS48V直流 通信云及DC化 通信设备机架功耗上升5 10kW以上 现有48V直流制约供电 供电半径小供电容量小不能满足高功率密度设备部署 增大供电半径提升供电能力减少电缆 降低传输损耗 48V直流 高压直流 可有效支撑高功率 高密度的DC化等设备部署 高压直流VS交流UPS UPS电池需要逆变器转换后供电交流同步难度大维护有难度 专业人员维护维护成本高 交流UPS 240V 336V直流 高压直流电池直接作为后备输出 不用转换直流并机简单维护便利 一般技术人员维护维护成本低 48V直流优点 维护简单 可用度高 交流UPS优点 供电容量大 距离远 高压直流优点 维护简单 可用度高供电容量大 距离远 高压直流的缺点绝缘要求高 需要绝缘监察应用相对少 产业链需培养 小结1 应逐步推进高压直流应用 本图为进行对比 UPS系统架构与高压直流一样 但现网UPS实际多为2N配置模式 240VVS336V 技术对比 240V 国标 行业接口标准国际为过渡标准 电压略低 但供电距离能满足局房长距离传输需求 供电容量 系统集成度不如336V系统 336V 国际 国标 行业接口标准 电压略高 电缆成本有优势 供电距离略优 设备功率密度越大 优势越明显 小结2 从技术层面比较 336V电压更高 传输成本上具有优势 设备功率密度越大 其优势越明显 240VVS336V 应用对比 BAT 大量使用供电模式 一路高压直流 一路市电 240V 336V 自有业务和外租业务大量应用240V直流已经替代交流220V供电 IDC外租业务有一定应用 现网超过78套多数省公司熟悉 在用240V 不需试用 国外暂无商用案例 BAT 自有业务有一定应用需要定制服务器 暂无商用案例 国外暂无商用案例 暂无案例 小结3 从应用层面比较 240V高压直流明显商用时间更长 服务器兼容性更好 应用也更广泛 240VVS336V 销量分析 国内主流高压直流生产商销量情况统计 小结4 从近年主流厂商的出货量分析 240V高压直流明显应用更广泛 整个产业链更为成熟 电压等级的选择 240 336 应提供周边设备 列头柜 分配柜等 的技术要求 包括绝缘监察的配合等 供相关设备采购时予以考虑 336V高压直流相比240V效率更高 240V电源设备较336V设备更加成熟 也较UPS系统更稳定 但从产业链成熟度及服务器 路由器设备的适应性上 240V要优于336V 240V高压直流系统对现网通信设备改动最小 在BAT等互联网企业及其他运营商有大量的成熟应用案例 建议 现阶段将240V高压直流系统作为现网推广应用的通信电源系统 便于高压直流技术的应用推广 2 高压直流的供电模式选择 高压直流的供电模式 高压直流 N 1 通信设备 市电1 市电2 高压直流 N 1 通信设备 市电 模式一 模式二 高压直流2 N 通信设备 市电1 市电2 模式三 一路市电 一路N 1高压直流 一套N 1高压直流双路输出 2N高压直流 高压直流1 N UPS2 N 通信设备 市电1 市电2 2NUPS UPS1 N 供电方案对比 两种高压直流供电模式 高压直流 通信设备 市电1 市电2 高压直流 通信设备 市电 一路市电 一路高压直流 T3标准模式 无单点 双回路 市电直供模式 有效降低PUE BAT等数据中心项目大量应用 一套高压直流双路输出 传统48V供电模式 单电源 双回路 电信运营商自有业务应用 不能市电直供 PUE无改善 模式一 模式二 小结5 两种高压直流的供电模式均只配置一套系统 投资相当 但模块一为国际 国家数据中心标准均推荐的T3等级应用模式 从系统整体角度分析可靠性更高 效率也更高 因此 推荐采用模式一 供电方案对比 高压直流VS2NUPS 高压直流 通信设备 市电1 市电2 一路市电 一路N 1高压直流 市电供一半负载 有效降低PUE 2NUPS 高压直流 各带一半负载 效率低 设备投资约可降低一半 整体电源系统投资也有一定降低 设备投资约高1倍 整体电源系统投资也有一定增加 T3标准模式 无单点 双回路 T4标准模式 双电源 双回路 小结6 两种供电模式分别属于数据中心供电安全级别中的最高级T4和较高级的T3 综合成本等因素 建议2018年DC化设备以T3等级供电为主 个别重要性要求极高的系统可按T4等级配置 模式三 模式一 高压直流的供电模式选择 1 新建云化设备 即IT设备 在保障供电安全的前提下 提高电源系统供电效率 采用 一路市电直供 一路240V高压直流 的供电方式模式一 新建其他传统通信设备 维持运维人员的现有维护系统 采用 240V高压直流设备单系统两路输出 的供电方式模式二 后续随着通信设备向云化的演进 逐步过渡 IDC客户项目 应结合客户要求选择适当的电源方案 2 主流传输设备高压直流供电演进策略 独立电源柜 240V转48V传输设备不做改造不符合240V供电模式不适合240V应用 演进策略 华为波分设备 成型产品 科锐安 无 烽火OTN设备 中兴PTN OTN设备 贝尔 需要开发定制时间表 2019年4季度后 有应用案例短期内推荐方式 传统大机框式PTN OTN设备 无 插框电源 240V转48V传输设备需做改造符合240V供电模式240V应用的过渡方案 规划中时间表 2019年底 内置电源模块 240V转48V或12V传输设备产品更改设计符合240V供电模式240V应用的最终方案 无 时间表 2018年10月交付 1800系列已支持9600系列规划中时间表 2019年底 需要开发定制时间表 2019年4季度后 需要开发定制时间表 2020年4季度后 部分接入层PTN OTN设备支持 不推荐若不考虑机柜深度 300或者600 计划一年内完成 需要开发定制 需要开发定制 传输系统高压直流的供电模式选择 在列头柜内安装 可以直接安装大容量电源转换模块 要求传输设备集中放置 可靠性低 电源转换模块故障后 影响面大 在传输机架内安装 需在每个机架内安装小容量电源转换模块 全程降低电缆线径 节省投资 可靠性高 单个电源转换模块的故障只影响单个机架 传输设备电源转换插框 目前传输设备不支持高压直流 需要通过插框转换为48V 插框可以在传输机架内安装 也可以在列头柜统一安装 后续与传输专业讨论后确定安装位置并明确维护界面 传输系统 增加电源转换插框 市电 AC DC 电池组 DC DC DC DC 48VDC制式 市电 AC DC 电池组 DC DC DC DC DC DC 220VAC 48VDC 48VDC 12VDC 48VDC 12VDC 220VAC 240VDC 电缆成本配电损耗 设备成本空间占比 240V 48V 通信局房现网传输设备解决方案 过渡方案为传输机架内增加240V插框电源 最终方案为内置240V电源模块 并可支持336V 不采用独立电源柜方案 若不满足上述要求 仍沿用48V供电模式由传输专业负责推动自有设备向高压直流供电模式演进 以适应新的供电架构 电源转换插框 3 高压直流引入的时间点 2018年中国联通通信云工程调研 相关局站电源现状 37地市 67个局房 通信云设备测试情况 6个厂家 220V交流 240V直流220V交流 336V直流 1个厂家 现场测试为两路220V交流支持220V交流 240V直流 48V UPS为主 240V直流 有 4个局 6套 均为IDC外租业务 336V直流 无 省分意向 现网有使用 熟悉 可以直接替换原有到期UPS 电压更高 更适合高功率设备 新建局房 运维同意 设备支持 优先336V 已经立项为UPS建设方案 现有UPS容量富裕 4 1 8 5 通信云工程省分意向 省 规划宣贯讨论会意见 经7月底及8月初集团召开的基础设施规划宣贯及讨论会沟通后 31省意见基本一致 现网有UPS容量时 直接使用 现网没有时 通信云项目采用240V高压直流供电 2018年通信云DC化设备供电方案建议 UPS 高压直流 UPS容量充裕的局房 采用UPS供电 UPS容量不满足的局房 采用高压直流供电 240V 1 2 根据技术 应用等层面的对比 考虑到产业成熟度等情况 再结合各省的实际情况和意向 2018年通信云DC化设备供电方案建议如下 高压直流引入的时间点 以通信云为切入点 后续新购通信设备 含传输系统 高压直流引入条件 机房空间具备的局 不再新增UPS2019年起新建高压直流系统为通信设备供电 统一要求支持240V高压直流不再新建 48V直流系统 充分利用现有交直流系统 不进行大范围主动替换随电源系统新建或更新改造 引入高压直流现网通信设备维持现有供电电压及供电方式不变 随着通信设备退网升级逐步转变供电模式 4 高压直流的建设与维护 高压直流的维护 240V高压直流现有标准 下一步工作 网发部 240V高压直流技术规范书 已完成 240V高压直流建设指导意见周边设备 列头柜 分配柜等 的技术要求 重点是包括绝缘监察的配合等主设备供电模式要求传输插框电源技术要求 运维部 制定联通自己的维护规程240V高压直流系统的维护培训 高压直流技术要求 一 传输系统电源转换插框要求 插框 机架电源需支持19寸标准机柜安装方式 单个插框 机架电源高度为3U 4U 如与通信设备共机柜安装 一般安装在机柜上部 插框 机架电源需采用模块化设计方案 最少可容纳6个电源模块 单模块功率不小于3kW 如系统容量超过18kW 电源高度可根据需要调整 电源分为双路冗余输入和单路输入两种 可实现输出分区与共区两种模式 工作模式可为N N或N 1模块冗余模式 电源支持220VAC 240VDC 336VDC等多种输入规格 电源采用直流微断输出 通过电缆连接至通信设备 高压直流技术要求 二 列头柜要求 熔断器 断路器等器件问题 均需采用高压专用器件 列头柜总输入分路建议使用直流断路器 高压直流供电系统全程采用双级保护 即正极和负极均需要安装空开等保护器件 直流配电系统采用前后级配置 熔断器和空开组合方式 上级熔断器 下级直流断路器 末端采用直流微断 末端控制采用双级空开 高压直流技术要求 三 高压直流服务器要求 标准机柜内取消插线板 采用端子固定的模式 取消服务器电源模块输入侧的船型开关 服务器电源模块正负极分路均需加装保护器件 高压直流技术要求 四 其它关键问题 系统安全防护问题 高压对操作和维护人身的安全存在非常大的隐患 所以系统配电中所有带电部分均要求防护 防止操作人员和维护人员无意识触碰 系统维护问题 与低压48V系统的维护完全不同 系统需进行特别的带电维护设计及操作流程 扩容割接问题 由于系统为高压直流电 无法与低压48V系统的并机相比 所以在系统的配电设计中需要充分考虑系统的扩容并机问题 系统绝缘告警问题 须配置绝缘监测仪 需解决直流配电屏与机房内列头柜之间的绝缘监测冲突问题 谢谢 附件一 关于高压直流输入接口的要求 国际电联 ITU 标准ITU TL 1200规定了在电信和数据通信 ICT 设备输入端 高达400VDC的直流供电接口及其正常电压范围 260VDC 400VDC 考虑到不同电压等级的高压直流已有一些地区性的应用 ITU TL 1200提出了必要过渡期和过渡方案 明确规定过渡方案正常电压范围为192 288V 可在向目标电压范围过渡的有限的时间内使用 目标方案 最低电压260V 最高电压400V 400V高压直流过渡方案 最低电压192V 最高电压288V 240V高压直流 ITU YD T2656 2013 基于240V 336V直流供电的通信设备电源输入接口技术要求与试验方法 规定了240V 336V直流供电系统与通信设备供电输入端的接口 240V或336V YD 附件二 336V和240V高压直流比较 技术对比