随着服务器芯片算力的提升，数据中心IT机柜单柜平均功率已经演进到当前的5~8kW，未来有向更高功率提升的可能。传统供配电方案的变配电室与IT包间的比例越来越高，给数据中心的前期建设和后期运维带来了巨大的压力，而如何降低变配电室的占比，已成为当前数据中心急需解决的问题。在传统低压供配电系统中设备种类多，现场施工需要对接不同的供应商，效率低，交付质量依赖施工水平，部署周期长，一般需要3个月以上。传统供配电方案中不仅各类设备来自不同的供应商，不同设备的接口设计不归一，且采购招标管理繁杂，供应商的交付货期管理复杂，需要耗费大量的时间。传统供配电方案各设备之间由于采用电缆连接，因此将产生大约占供配电系统整体的1%~2%左右的损耗。电力模块作为供配电系统未来发展的一个方向，可以很好的解决上述问题。
2. 电力模块概念
电力模块是将数据中心传统低压供配电系统分解成多个预制化结构后再进行拼装和标准化生产，将复杂的工程变为产品以实现快速部署的一种技术。该技术主要集成了变压器、低压配电柜、无功补偿柜、UPS输入柜、UPS、UPS输出柜、馈线柜等传统低压供配电系统中的设备。其本质并不是一种新技术，而是由工厂预制，可模块化定制、组合、优化并经过试验的成套组合电气设备，实现节约空间、快速交付、降低损耗的目的。
3. 预制化电力模块优势
3.1 提高出柜率
预制化电力模块采用集成化设计，使整体结构更加紧凑，节约的空间可直接用作机房以提高出柜率。通常预制化电力模块产品供应商为更大程度上节约空间，一般采用模块化UPS，而传统低压配电方案以UPS塔机应用为主。市场上常见品牌对比情况详见下表。
表1：各供应商预制化电力模块和传统低压配电方案中UPS尺寸对比
图1-1 传统低压配电架构图
柜体编号分别代表：1-变压器，2-主断路器柜，3-联络柜，4-补偿柜，5-UPS1输入柜，6-UPS2输入柜，7-UPS3输入柜，8-UPS4输入柜，9-UPS1，10-UPS2，11-UPS3，12-UPS4，13-UPS1、UPS2输出柜，14-UPS3、UPS4输出柜，15-总手动维修旁路柜，16-馈线柜，17馈线柜。
图1-2 传统低压配电平面布置图
柜体编号分别代表：1-变压器，2-主断路器柜，3-联络柜，4-补偿柜，5-UPS1、UPS2输入柜，6-UPS3、UPS4输入柜，7-UPS1，8-UPS2，9-UPS3，10-UPS4，11-UPS1、UPS2输出柜，12-UPS3、UPS4输出柜，13-总手动维修旁路柜，14-馈线柜，15馈线柜。
图1-4 电力模块平面布置图
由图1-2、图1-4可知，传统低压配电系统方案长度最大为20.8米，预制化电力模块系统方案长度最大为17.0米，两者长度差异为3.8米。再结合图1-1和图1-3可分析得出造成差异的原因如下：一是预制化电力模块系统方案UPS的主路和静态旁路共用一台断路器，相比传统低压配电系统方案分设断路器，减少了2台0.8米宽低压输入柜，共减少1.6米;二是预制化电力模块系统方案的单台UPS塔机最大尺寸1.35米，传统低压配电系统方案的单台UPS塔机最大尺寸为1.9米，4台UPS共减少2.2米。可见，采用预制一体化模组相较于传统低压配电系统方案整体长度至少可减少3.8米（均采用塔机的前提下），可节约空间，提高出柜率。
3.2 快速交付
预制化电力模块各系统集合成一体，在工厂事先完成预制，可免去传统配电方案中现场大量的安装交接流程和技术交底的时间，可实现快速安装、快速交付；使用母排方式连接，可减少现场UPS电缆连接步骤，提高施工效率，进一步压缩工期。通过调研，预制化电力模块的交付及部署工期为30-50天，传统方案工期约为90天，可缩短工期40-60天。 3.3 智能监控
3.4 提升可用性
预制化电力模块中UPS、UPS输入输出开关柜贴邻布置。通过减少输入和输出隔离开关，在不影响运维安全及便利性的前提下，可减少UPS设备宽度尺寸，同时减少故障点（输入和输出隔离开关两个元器件均为故障点），提升供配电系统可用性。
3.5 降低损耗
传统低压供配电系统中低压配电柜、UPS输入配电柜和UPS一般间隔1米或在对面设置（对面设置间距至少2米），且设备之间采用电缆连接，将产生一定的损耗，而预制化电力模块采用母排方式连接，可降低损耗1%~2%，并能减少施工过程的碳排放。
4.使用建议
4.1 场地空间要求更高预制化电力模块方案对场地适用性不如传统方案。由于电力模块长度虽然比传统方案的整体长度要短，但需要连续空间，不宜分段，所以对建筑场地空间要求更高，一般不太适用于在产改建机房，建议在新建项目和大空间预留的整体改造项目中使用预制化电力模块技术。
4.2 运维难度增加
传统UPS设备考虑单台UPS应用的场景，其主路和静态旁路输入端各设置１台断路器，预制化电力模块中的UPS主路和静态旁路共用一台前级断路器，在部分场景下会导致运维难度一定增加：一是当静态旁路发生故障时，前级断路器脱扣跳闸直接断开静态旁路的同时也断开主路；二是预制化电力模块UPS的主路和静态旁路共用一台前级断路器，在这台断路器本体发生故障无法合闸时，单台机组无法切换至静态旁路供电。建议采用全双路2N架构供电方式，以确保供电系统的可用性。
5.结语
电力模块是一项成熟的技术，是对现有供配电设备的紧凑和整合，是适应数据中心供配电系统绿色低碳发展趋势的一项技术。预制化电力模块可在不降低安全可靠性的前提下，充分利用土建空间和电力资源，提升出机架数量20%~30%，降低变配电室占地面积25%~40%，降低能耗1%~2%，运维更便利，在大型数据中心项目中应用此技术充分可行，尤其适合变配电室空间连续、出柜率要求高的新建项目和改造类项目。
