通信用HVDC供电技术应用发展情况浅析

杨世忠，侯福平

（中国通信学会电源委员会，广东 广州 510000）

1 2019年度、2020年度全国HVDC应用情况简介

1.1 2019年度应用简况

2019年，全国通信用高压直流(High Voltage Direct Current,HVDC)供电技术新增加应用2 360套系统，新增总供电容量2 640 595 A，统计如表1所示。

表1 2019年度HVDC应用系统数量及容量情况

1.2 2020年度应用简况

在2020年度中，全国通信用HVDC供电技术新增加应用6 932套系统，新增总供电容量7 478 905 A，统计如表2所示。

表2 2020年度HVDC应用系统数量及容量情况

2 通信用HVDC供电技术应用情况

（1）按年度统计，应用系统数量级容量数据。截止到2020年底，通信用HVDC供电技术应用系统数达到20 018套，按照应用系统的数量统计如表3所示。供电总容量达到20 550 400 A，按照应用系统的容量统计如表4所示。

表3 HVDC应用系统数量分年度变化情况 套

表4 HVDC应用系统容量分年度变化情况 A

（2）按照应用系统类型划分，系统数量及容量的统计数据如表5所示。

表5 不同类型应用系统数据统计

3 通信用HVDC供电技术应用情况统计分析

（1）截止至2020年底，在传统通信运营商（中国电信、中国移动、中国联通等）本身应用的通信用HVDC供电系统共计4 765套，占23.8%；系统容量达到4 959 932A,占24.14%。而互联网运营商（腾讯、百度、阿里等）应用的通信用HVDC供电系统共计12 978套，占64.84%，系统容量达到13 243 125A,占64.44%，如表6及图1所示。

图1 用户应用分布图

表6 通信用240 V直流电源系统应用一览表

（2）截止至2020年底，通信用240 V直流供电系统应用为19 383套，占96.83%；容量为20 018 080 A,占97.41%。而通信用336 V直流供电系统应用为635套,占3.17%；容量为532 320 A,占2.59%，如表7和图2所示。

表7 通信用240 V/336 V系统占比情况

图2 系统类型应用分布

4 HVDC应用趋势分析

4.1 HVDC应用在向IT设备供电方面取得巨大进展

截止2020年底已有20 018个系统，总供电能力达到2 055 400 A。按照每个系统70%的负荷带载计算，以通用设备X86设备单台耗电1.5 A为例，将有96万台设备已使用HVDC供电。

4.2 互联网运营商在HVDC应用已经独居榜首

互联网运营商在HVDC的应用中，2019年占当年总量的48.01%，2020年占当年总量的82.14%，现已达到使用总量的64.44%。显见其应用势头非常强劲，远超通信运营商及其他运营商。

4.3 其他运营商对HVDC的应用已逐渐升温

除通信运营商和互联网运营商外的其他运营商在HVDC的应用，2016年前使用系统数为351个，2020年底已使用2 275个，应用进展喜人。在2019年占当年总量的21.41%，2020年占当年总量的9.41%，超过通信运营商（8.51%），现已达到使用总量的11.36%。

4.4 336 V应用在2020年中独具特色

2020年以前336 V系统只使用了213个。有一家企业在2020年度中大量采用了336 V系统向IT设备供电，在4个不同地点的机楼群中共采用了442套336 V系统，单系统容量达到1 500 A，总容量为457 800 A。这一应用打破了336 V技术应用长时间低迷现状，有非常大的突破[1-3]。这个企业的专家们对336 V供电技术进行了认真研究，很好地解决了336 V供电技术与IT设备的用电适配难题。这一应用案例将有助我们更加深入了解及掌握336 V供电技术。

4.5 完善的规范指引和可靠的设备支持是顺利推广的基石

随着应用的不断扩大，CCSA主导的其相关技术规范也在各方专家的齐心努力下同步完成，有力地指导了应用，相关的国家标准也制定发布实施。相关设备厂家紧跟形势，及时提供不断完善的设备支持，也达到了设备性能安全可靠，有力地支持了HVDC的大量应用。以中恒、维谛、中达等设备制造厂家有着从小至大的多容量设备及系统，可以满足不同的用户需求，为应用提供了丰富多彩的选择[4]。

4.6 HVDC应用已非常广泛

HVDC的应用在中国大陆范围内由北到南，由东到西已遍布各行各业。中国电信、中国移动、中国联通、阿里、腾讯、百度、鹏博士、亚马逊、360、万国数据、数据港、宝信、盘古、华润、超算中心、政务云、部分银行系统、部分广电企业、部分企事业专用数据中心都有大量应用。

5 应用效果浅析

5.1 采用HVDC供电，打破了单一供电格局，开创了多模式供电新局面

在通信运营商和互联网运营商及一些专用场景中向IT类设备供电绝大多数为交流UPS供电，现HVDC技术的应用参与，彻底打破了单一供电模式，丰富了供电技术应用，增强了实际应用的多模式选择，促进了应用技术的研究与发展。

5.2 采用HVDC供电，供电可用性明显提升

交流UPS系统2N供电模式供电可用性为6个9，而1套HVDC系统可用性达到10个9（详见张广明高工的著作《数据中心UPS供电系统的设计与应用》）。在现有2万多个系统运行中一直呈现安全可靠的态势，未发生因HVDC系统故障而造成负载中断事件[5]。

5.3 采用HVDC供电，使供电结构简单，益处多多

减少了电源设备使用量，简化了供电环节，降低了建设投资，减少了维护成本和维护工作量。

譬如：采用HVDC系统，可直接减少采用交流UPS更换电容的费用。以每台大功率交流UPS设备的更换电容的费用为4.5万元计算，2万台HVDC设备可节省更换电容的费用为4.5万元×2万=9亿元。

采用HVDC系统，可直接节约运维成本。现调研过许多单位，每年每台大功率交流UPS的代维费约在1.2～1.8万元，取值1.4万元折算，每年直接节约运维成本1.4万元×2万=2.8亿元。

6 结 论

HVDC的应用自2007年开始，至今已有十几年了。其积累的数据表明，推广应用之路是曲折而漫长的。但每一个应用数据都是企业和专家们的辛勤结晶。其应用数据中蕴藏表述了很多有益的内容。为何互联网运营商对HVDC技术独有情钟？为何有专家青睐336 V技术？为何有企业在HVDC应用中先勇进而后松劲等等？答案只有在实践探索中不断总结。

期盼HVDC应用越来越好，为通信网络和互联网数据中心绿色供电节能减排发挥更大作用。