回国一阵子，跟电网，电力行业，IDC同行以及用户做了好些交流，结合国家对于30/60的双碳策略，重新回顾和思考数据中心的不间断电源系统未来。既然文章标题给了星辰大海的高定位，当然要体现更高的技术和商业的战略格局。
笔者有一种强烈的预感，未来5年内，国内不间断电源和储能系统的发展会做到全球第一，技术领先，超越欧美，话先撂在这里，几年后回头验证。
未来发展总结
直接上干货观点：
数据中心的UPS和电池不仅是负载保障，还是智能电网的一个分布式能源路由器和能源互联网节点，通过DC2G(Data Center to Grid)的双向流动实现智能电网的能源调度。
星辰大海的背后，发电机，低压变压器会成为英雄迟暮，慢慢淡出舞台。国内头部几个互联网公司主推的240V直流电源（包括巴拿马）很可能在这场能源互联网革命中变成明日黄花。
一下子未能理解是正常的，既然是未来，需要结合更多不间断电源和智能电网的发展前沿。记得7年前，阿里云的CTO说车将不是车，车在未来是个可移动的智能空间。放在当时，哪怕大家都未能理解智能汽车发展，但看看手机已进入智能终端时代。
直流 or 交流，宿命对决？
关于UPS和240V高压直流，之前笔者文章认为交流UPS未来在市场占有率和技术发展趋势而言，胜出几率更大。没有读过的朋友，可以从下面链接重温。
240V高压直流和UPS的恩怨史
莱奥Leo，公众号：大话IDC
高压直流和UPS的恩怨史，谁将会笑到最后？
在2019年底，巴拿马电源横空出世，笔者也做相关解读。过去一年，回头看，实际上市场的发展方向，从路径①开始走路径②，巴拿马电源是原有240V直流电源的升级版，除了阿里自用，腾讯做小规模，百度并没有跟进。根据市场调研，阿里从一路市电和高压直流，回退到2N的巴拿马电源供电架构。
路径②，除了A，BT两家从实验机房落地验证到真正使用，估计快也要1年，慢则1年半。到时候能否上小规模，技术开始跟进目前无法下结论。如果巴拿马电源需求占BAT总高压直流需求比例增加，而且增速更快，意味着原有高压直流市场萎缩，能够容纳的厂商更少。要么出现原有高压直流厂商不甘寂寞跟进，要么不再投入，后续会出现存量博弈格局。技术和资本，市场表现差的公司会慢慢边缘化。
莱奥Leo，公众号：大话IDC
巴拿马电源遇上数据中心，搅局or破局？
为什么说巴拿马电源是原有240V直流电源的升级版，笔者认为技术改进边际效益往后会减少很多，主要有以下几个观点：
升级版不难理解，原来240V直流电源是高频整流，带PFC电路，而巴拿马电源整合输入变压器，通过移相变压器的多脉冲叠加实现整流，本质上是工频整流。从供配电链路上，整合变压器+240V电源，减少PFC电路实现能效提升，这个节能创新思路是值得肯定的。注意看，移相变压器多脉冲整流其实是工频整流，效率比低压380V输入的高频整流效率还高，关键省成本。耐人寻味的是，当时工频UPS和高频UPS大战多少回合，笔者还清晰记得，高频机攻击工频机尺寸，重量，效率，而工频机攻击前者案例和可靠性。10多年过去，240V直流电源反过来是工频机打高频机，相同配方，熟悉的味道，如今角色互换。
巴拿马的移相变压器分成多组移相二次绕组（6个或12个），容量较小，匹配240V直流电压下电流容量不会过大问题。机架未来是高功率密度演进，240V直流电作为末端负载配电，电流容量对高密度机架支持并不灵活，同时末端配电使用直流的成本比三相交流要高一些。
未来交流UPS的输出配电，会以N+1组成DR分布式冗余和BR公共冗余等方式向国外方案设计靠拢。240V直流电在末端配电N+1系统设计比交流系统复杂。
240V直流电压，好处是匹配服务器电源而不需要对产业链做大改动，付出巨大代价。可想而知，336V和380V直流输出电压基本上难以为继。240V直流电压下，系统容量对适应N+1系统和高功率机架供电适应性都是大缺点。所以，笔者认为，不间断电源用380V交流输出更合适IT负载未来发展。
那直流电难道就没有未来嘛？非也，直流电的未来是作为能源路由器，成为智能电网重要支撑。说起能源路由器的理解，笔者在海外也有项目经验。2017年，当时澳洲Eltek(现Delta)在推CPS架构，英文叫做Converged power solutions，方案核心是通过直流母线，实现市电，发电机双路电源接入，同时配合电池储能给数据中心供电，这种方式还能通过直流母线实现交流和直流双输出。
参考网站https://www.eltek.com/insights/cps/
几年过去，CPS架构已经在亚太市场上并没有掀起风浪，其宣称去掉ATS设计的优势多少有过度营销成分。当年笔者在前东家做过的项目里面，从技术和商务评估也体现用ATS+UPS的方式综合效果更好。CPS有点生不逢时，但这套系统本质就是能源路由器。国内电网的多站合一，以直流母线作为汇流点，同时用于电动车充电桩。电动车还能成为移动的充电宝，在闲时还能通过反向给电网输电赚钱。既然电动车+充电桩可以理解为充电宝，那为什么数据中心UPS电源和储能不可以呢？而考虑经济性，240V直流电压作为工作电压并没有优势。
星辰大海，还是一片红海？
巴拿马电源，算得上240V直流电源发展史上的高光时刻。可惜集成移相变压器的做法，使得需要交直流混合的配电系统显得复杂。实际应用里面，也面临不同移相绕组的负载率不均衡，如何做负载平衡问题。另外移相变压器输出交流和直流电源之间的匹配，也有好些不灵活地方。相关技术问题，之前笔者关于巴拿马的文章已有论述，在此不再赘述。
巴拿马电源，实际上配电层面有各种“减配”抠门设计，输出大量使用隔离开关的方式，而交流UPS系统的低压配电基本都是断路器和电子脱扣。断路器基本只在240V直流列头柜侧配置，和UPS相比并非苹果对苹果比较，可用性也不一样。同样，HVDC在电池组开关配置上也经常使用隔离开关和熔断器，综合性能比不上UPS的电池开关和失压脱扣，更不要说类似华为这种采用电源管理DC/DC模块进行隔离的智能方式。
如果是星辰大海，起码行业有大发展空间，市场容量足够大，产品线能够不断改进，吸引更多行业客户，产生更多利润，厂商继续投入研发形成正循环。但巴拿马电源，基本上已经做到240V直流电源优化的尽头，240V直流电源尚且无法养活更多玩家，那巴拿马电源担任增量市场替换前任的方式上位，市场能容纳的玩家更少。如果巴拿马电源还有下一代240V直流电源的新架构，那又是什么呢？巴拿马电源要融入能源互联网的星辰大海，那不只剩下直流母线下的DC/DC模块嘛？
储能新篇章——“铅”功尽废到“锂”直气壮
铅酸电池无疑廉颇老矣，笔者在海外几年，全面转向锂电池。当然在海外IDC应用案例来说，使用都是三元锂（NMC）和锰酸锂（LMO）是主流。从个人经历的海外项目实践经验看，哪怕用三元锂以及锰酸锂电池，这几年使用下来没有出现问题。国外其实使用磷酸铁锂（LFP）的反而很少，这里面有供应链产业问题。国内铅酸电池在IDC市场仍然是绝对的主流，对于国内厂商偏向LFP，个人有几个看法：
考虑LFP安全性和铅酸类似，技术性能更优进行推广，国内产业链也完善。这种销售策略契合市场接受度。
NMC总体性能比LFP更好，主要是安全性比不上。但作为目前数据中心应用，其实NMC和LMO安全性非常足够了。数据中心电池使用频率很低，大部分时间都是浮充。另外IDC环境简直是五星级酒店，电动车放电频繁且时不时加速就大电流，也不像底盘环境温度也高。特斯拉全球基本用NMC为主（国内会考虑有宁德时代LFP），国产大部分电动车也是使用三元锂，如果说NMC安全性问题导致数据中心如何，难道人的生命安全就没那么重要？国内大部分电动车，现在比亚迪推出最新刀片LFP电池，之前也是NMC为主，那要不大家也别考虑买特斯拉？
未来不间断电源系统储能，也出现NMC和LFP技术路线之争？笔者认为LFP更加符合能源互联网发展趋势，原因是目前LFP性能不断改进，和NMC差距缩小，如果性能拐点出现，LFP安全性更优，胜出的几率更大。
附录①——简单可靠，还是复杂智能？
高压直流的简单可靠，某种原因在于48V直流电源大量在通信领域部署。而对这种简单可靠或者复杂不可靠的讨论，意义不大且不客观。值得一提的是，因为UPS拓扑设计有双变换，加入电池储能的DC/DC管理，同时还有静态旁路的存在，使得复杂的系统有更多智能的功能，而这些功能对于240V直流电源并不具备。例如有以下几种：
UPS满载测试模式，利用UPS输出通过静态旁路逆向反灌到输入，形成UPS满载输出，可以测试UPS效率和满载功耗等。这个功能对于做测试验收会更方便。
例如华为UPS采用UPS和电池管理单元联动管理模式，电池测试更加智能，而240V直流电源采用电池直挂，电池单组测试，电池智能管理一直是做得比较弱。
UPS利用旁路做超级ECO旁路模式，或者叫做智能旁路模式，效率能达到99%，同时还能做有源滤波和无功补偿，这种功能直流电源并不能提供。
坦白说，简单可靠并非总是好处，另一面，复杂性引入，能带来更多功能和智能控制管理，其实能够增加更多价值和应用场景。UPS的一些功能，实际上合理开发利用的用户并不多。可能国内互联网公司也未必了解，要改善这种情况需要厂商行销和客户一起配合。笔者在国内互联网公司的几年，感觉互联网公司同行，会对UPS产生某种抵触感，不愿意去学习。同样，使用UPS的用户，估计也不愿意了解高压直流，热闹也不想凑。从市场营销和行销角度，既然阿里可以和台达一起发布巴拿马电源，为什么UPS厂商不能和某些关键头部客户共同发布新UPS功能呢？
附录②——综合成本是决策关键？
之前笔者问同行使用240V直流电源的情况，对方会认为使用240V直流造价比UPS略微便宜。但是这种比较的基础往往是一路市电+高压直流对比2N的UPS，本身就不公平。事实上UPS和240V直流电源的设备造价几乎没有差别。
这个时候，相信大家会想到，用巴拿马电源的效率更高，加上巴拿马电源造价比传统240V直流电源集成配电后更加便宜，TCO更佳。但大家要想想，巴拿马电源也就是97~98%效率，移相变压器99%，如果看电气系统效率，完全可以使用UPS的超级ECO模式，这样99%的UPS效率，比巴拿马电源效率更高。哪怕不放心超级ECO模式，使用双变换，新UPS也可以做到97%效率。基于TCO决策逻辑，如果采用UPS系统架构（无论2N或者DR，BR架构）综合造价比巴拿马系统更优，而且可用性不低于巴拿马电源，那用户又是否愿意放弃巴拿马电源或者240V直流电源，重新拥抱交流UPS呢？
