数据中心供电模式创新-巴拿马电源

    最近在datacenter论坛闲逛，了解到一种叫巴拿马电源的供电解决方案，集成了10kVac配电，移相变压器，直流整流电源和输出配电单元等环节。查看资料，“数据中心巴拿马电源”是2019年11月台达携手阿里巴巴推出的全新IDC供电方案。看到介绍，笔者突然想到肯德基，不是因为看饿了，而是觉得这种供电模式和肯德基有点像，可乐、汉堡、薯条以前分开卖的，肯德基把它们放在一起，减少每种分量搭配卖就是一种创新！解决了顾客温饱问题，还能多吃点，而且搭配也可口。

    从结构来看，10KV中压接入到6个移相变压器（36脉冲）降压，对应6个整流模块输出240VDC，直流通过直流配电柜分配电能，同时直流母排有电池后备保障。依笔者来看，巴拿马电源就是36脉冲高压整流器，相当于UPS前半部分，不需要逆变器的整流器。通信设备本是使用的直流电源，相比于现在的高压-低压-UPS-电源模块-直流供电，巴拿马电源减少中间能源转换环节，将传统的IDVC供电一套系统优化成巴拿马一套设备。

巴拿马供电方案

    对比目前数据中心的供电方案，如下图。省去低压配电系统，从中压10KV通过6个变压器到冗余整流模块整流到240VDC，设备用电直接从直流母线获取电源。将电路和磁路融合，从中压10KV AC直转240V DC，取代了传统架构从中压引入到直流输出之间的众多中间设备，让供电传输一步到位。对比上下两个结构图，巴拿马电源确实有很大的优势。结构简单、功率模块、扩容方便、投资成本低、建设周期短、能量转换效率高。。。。等等，难道就这么香吗？

传统IDC机房供电方案

    1、双总线问题。对于重要负荷来说，双总线可以大大提高设备的高可用性，比如UPS并机组成的双总线可以达到5个9。巴拿马电源在数据中心实际运用中也需要两套，终端设备需要从双总线获取直流电。那么就需要直流STS开关，笔者见过双直流供电的设备，通过4个电力二极管来控制电源选择，“谁电压高谁供电”。而且直流供电切换不存在相位等问题，切换更加安全可靠。但是对于两套巴拿马电源来说，负载均衡是需要考虑的问题，“谁电压高谁供电”可能会让某一套设备负载全部设备用电。

    2、直流配电问题。直流输出需要配电开关，直流在关断时是比较难以灭弧的，这个对开关就提出较高要求，直流配电柜的开关成本可能稍高。

    3、谐波问题。传统IDC机房供电方案时UPS整流模块来完成交流变直流，斩波产生的谐波问题发生在低压侧，UPS使用滤波器来优化（6脉冲用5次谐波滤波器，12脉冲用11次谐波滤波器）。但在巴拿马电源中，那么谐波问题就从低压转移到中压侧。6个移相变压器组成的36脉冲的谐波相对于单个变压器的6脉冲会大大减少，但是供电部分在巴拿马电源大量部署时应该考虑谐波治理问题。

    4、扇热问题。巴拿马电源将传统分散式的降压和整流设备集中到一个设备中，除了普通干变铁芯绕组产生的热量还有大量整流设备产生热量，其通风量和散热量需要详细计算来相互匹配。

    5、应急发电机接入问题。6个移相变压器输出的电压不同步，巴拿马电源只有这里有低压交流电可以接入应急发电机，那么配置6台ATS进行切换？还是在终端设备添加交流模块上直接使用质量一般的发电机电源？或者发电机配置一个充电机介入到直流母线上？可能后者成本和实施起来更加可靠。

    与传统供电系统架构比,巴拿马电源供电链路中的开关器件大大减少,更加简洁高效、成本更低。核心是移相变压器和整流器，与传统供电方案一样都是降压和整流，但不同的是巴拿马电源将降压配电和直流整流部署在一个设备里面。对于终端用电设备而言，直接使用高压直流，提高了供电电压等级。巴拿马电源集中式的供电方案不知是否已经投产，还是概念PPT阶段，留待市场验证。但是现在通信设备市场在推动高压直流供电，说不动巴拿马电源也会落入我们的IDC。