隨著服務(wù)器芯片算力的提升，數(shù)據(jù)中心IT機(jī)柜單柜平均功率已經(jīng)演進(jìn)到當(dāng)前的5~8kW，未來有向更高功率提升的可能。傳統(tǒng)供配電方案的變配電室與IT包間的比例越來越高，給數(shù)據(jù)中心的前期建設(shè)和后期運(yùn)維帶來了巨大的壓力，而如何降低變配電室的占比，已成為當(dāng)前數(shù)據(jù)中心急需解決的問題。在傳統(tǒng)低壓供配電系統(tǒng)中設(shè)備種類多，現(xiàn)場施工需要對接不同的供應(yīng)商，效率低，交付質(zhì)量依賴施工水平，部署周期長，一般需要3個月以上。傳統(tǒng)供配電方案中不僅各類設(shè)備來自不同的供應(yīng)商，不同設(shè)備的接口設(shè)計不歸一，且采購招標(biāo)管理繁雜，供應(yīng)商的交付貨期管理復(fù)雜，需要耗費(fèi)大量的時間。傳統(tǒng)供配電方案各設(shè)備之間由于采用電纜連接，因此將產(chǎn)生大約占供配電系統(tǒng)整體的1%~2%左右的損耗。電力模塊作為供配電系統(tǒng)未來發(fā)展的一個方向，可以很好的解決上述問題。

2. 電力模塊概念

電力模塊是將數(shù)據(jù)中心傳統(tǒng)低壓供配電系統(tǒng)分解成多個預(yù)制化結(jié)構(gòu)后再進(jìn)行拼裝和標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)，將復(fù)雜的工程變?yōu)楫a(chǎn)品以實(shí)現(xiàn)快速部署的一種技術(shù)。該技術(shù)主要集成了變壓器、低壓配電柜、無功補(bǔ)償柜、UPS輸入柜、UPS、UPS輸出柜、饋線柜等傳統(tǒng)低壓供配電系統(tǒng)中的設(shè)備。其本質(zhì)并不是一種新技術(shù)，而是由工廠預(yù)制，可模塊化定制、組合、優(yōu)化并經(jīng)過試驗(yàn)的成套組合電氣設(shè)備，實(shí)現(xiàn)節(jié)約空間、快速交付、降低損耗的目的。

3. 預(yù)制化電力模塊優(yōu)勢

3.1 提高出柜率

預(yù)制化電力模塊采用集成化設(shè)計，使整體結(jié)構(gòu)更加緊湊，節(jié)約的空間可直接用作機(jī)房以提高出柜率。通常預(yù)制化電力模塊產(chǎn)品供應(yīng)商為更大程度上節(jié)約空間，一般采用模塊化UPS，而傳統(tǒng)低壓配電方案以UPS塔機(jī)應(yīng)用為主。市場上常見品牌對比情況詳見下表。

表1：各供應(yīng)商預(yù)制化電力模塊和傳統(tǒng)低壓配電方案中UPS尺寸對比

圖1-1 傳統(tǒng)低壓配電架構(gòu)圖

柜體編號分別代表：1-變壓器，2-主斷路器柜，3-聯(lián)絡(luò)柜，4-補(bǔ)償柜，5-UPS1輸入柜，6-UPS2輸入柜，7-UPS3輸入柜，8-UPS4輸入柜，9-UPS1，10-UPS2，11-UPS3，12-UPS4，13-UPS1、UPS2輸出柜，14-UPS3、UPS4輸出柜，15-總手動維修旁路柜，16-饋線柜，17饋線柜。

圖1-2 傳統(tǒng)低壓配電平面布置圖

柜體編號分別代表：1-變壓器，2-主斷路器柜，3-聯(lián)絡(luò)柜，4-補(bǔ)償柜，5-UPS1、UPS2輸入柜，6-UPS3、UPS4輸入柜，7-UPS1，8-UPS2，9-UPS3，10-UPS4，11-UPS1、UPS2輸出柜，12-UPS3、UPS4輸出柜，13-總手動維修旁路柜，14-饋線柜，15饋線柜。

圖1-4 電力模塊平面布置圖

由圖1-2、圖1-4可知，傳統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)方案長度最大為20.8米，預(yù)制化電力模塊系統(tǒng)方案長度最大為17.0米，兩者長度差異為3.8米。再結(jié)合圖1-1和圖1-3可分析得出造成差異的原因如下：一是預(yù)制化電力模塊系統(tǒng)方案UPS的主路和靜態(tài)旁路共用一臺斷路器，相比傳統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)方案分設(shè)斷路器，減少了2臺0.8米寬低壓輸入柜，共減少1.6米;二是預(yù)制化電力模塊系統(tǒng)方案的單臺UPS塔機(jī)最大尺寸1.35米，傳統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)方案的單臺UPS塔機(jī)最大尺寸為1.9米，4臺UPS共減少2.2米?？梢姡捎妙A(yù)制一體化模組相較于傳統(tǒng)低壓配電系統(tǒng)方案整體長度至少可減少3.8米（均采用塔機(jī)的前提下），可節(jié)約空間，提高出柜率。

3.2 快速交付

3.4 提升可用性

預(yù)制化電力模塊中UPS、UPS輸入輸出開關(guān)柜貼鄰布置。通過減少輸入和輸出隔離開關(guān)，在不影響運(yùn)維安全及便利性的前提下，可減少UPS設(shè)備寬度尺寸，同時減少故障點(diǎn)（輸入和輸出隔離開關(guān)兩個元器件均為故障點(diǎn)），提升供配電系統(tǒng)可用性。

3.5 降低損耗

傳統(tǒng)低壓供配電系統(tǒng)中低壓配電柜、UPS輸入配電柜和UPS一般間隔1米或在對面設(shè)置（對面設(shè)置間距至少2米），且設(shè)備之間采用電纜連接，將產(chǎn)生一定的損耗，而預(yù)制化電力模塊采用母排方式連接，可降低損耗1%~2%，并能減少施工過程的碳排放。

4.使用建議  

4.1 場地空間要求更高預(yù)制化電力模塊方案對場地適用性不如傳統(tǒng)方案。由于電力模塊長度雖然比傳統(tǒng)方案的整體長度要短，但需要連續(xù)空間，不宜分段，所以對建筑場地空間要求更高，一般不太適用于在產(chǎn)改建機(jī)房，建議在新建項目和大空間預(yù)留的整體改造項目中使用預(yù)制化電力模塊技術(shù)。  

4.2 運(yùn)維難度增加

傳統(tǒng)UPS設(shè)備考慮單臺UPS應(yīng)用的場景，其主路和靜態(tài)旁路輸入端各設(shè)置１臺斷路器，預(yù)制化電力模塊中的UPS主路和靜態(tài)旁路共用一臺前級斷路器，在部分場景下會導(dǎo)致運(yùn)維難度一定增加：一是當(dāng)靜態(tài)旁路發(fā)生故障時，前級斷路器脫扣跳閘直接斷開靜態(tài)旁路的同時也斷開主路；二是預(yù)制化電力模塊UPS的主路和靜態(tài)旁路共用一臺前級斷路器，在這臺斷路器本體發(fā)生故障無法合閘時，單臺機(jī)組無法切換至靜態(tài)旁路供電。建議采用全雙路2N架構(gòu)供電方式，以確保供電系統(tǒng)的可用性。

5.結(jié)語

電力模塊是一項成熟的技術(shù)，是對現(xiàn)有供配電設(shè)備的緊湊和整合，是適應(yīng)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)綠色低碳發(fā)展趨勢的一項技術(shù)。預(yù)制化電力模塊可在不降低安全可靠性的前提下，充分利用土建空間和電力資源，提升出機(jī)架數(shù)量20%~30%，降低變配電室占地面積25%~40%，降低能耗1%~2%，運(yùn)維更便利，在大型數(shù)據(jù)中心項目中應(yīng)用此技術(shù)充分可行，尤其適合變配電室空間連續(xù)、出柜率要求高的新建項目和改造類項目。