數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用是熱點
出處:hq_y 發(fā)布于:2011-08-07 09:50:53
數(shù)據(jù)中心作為企業(yè)業(yè)務(wù)的主要支撐,近年來雖然變化一直不大,卻花樣層出不窮,云計算中心、綠色數(shù)據(jù)中心、模塊化數(shù)據(jù)中心等,這些概念體現(xiàn)出不同行業(yè)的數(shù)據(jù)中心,其架構(gòu)層、應(yīng)用層皆不相同,但相同的是供配電系統(tǒng)是所有數(shù)據(jù)中心的命脈所在,也是數(shù)據(jù)中心高可靠性的支撐。該白皮書編制宗旨明確,適用范圍、定位清晰,是基于國內(nèi)、國際的數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn),為國內(nèi)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)規(guī)劃設(shè)計提供了理論架構(gòu)、設(shè)計邏輯和方法、評估模型;可以作為數(shù)據(jù)中心建設(shè)運(yùn)營方、設(shè)計院工程技術(shù)人員、系統(tǒng)集成等IT行業(yè)技術(shù)人員參考依據(jù)。從全書來看,分為數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的整體概述、對供配電系統(tǒng)各組成部分的結(jié)論性建議,并指出了數(shù)據(jù)中心供配電的發(fā)展趨勢。UPS作為數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)建設(shè)的設(shè)備,其設(shè)計和選型更具重要意義。該白皮書除了闡述UPS原理特點之外,還對現(xiàn)行的五種USP供電方案提進(jìn)行了歸納總結(jié)以供參考。眾廠商綜合各自的實踐,還提出了目前UPS設(shè)計與應(yīng)用主要的熱點問題。
“綠色”數(shù)據(jù)中心不僅僅是一個炒作的噱頭,而是要將其在數(shù)據(jù)中心里落地。其中UPS綠色技術(shù)體現(xiàn)為UPS的輸入指標(biāo)“輸入電流諧波成份”、“輸入功率因數(shù)”和“輸出有功功率”,業(yè)內(nèi)主要采用的措施是圍繞如何改善UPS逆變器的輸出特性而展開。
模塊化UPS逐漸成為各路廠商追捧的對象,它具有“N+X”并聯(lián)冗余,運(yùn)行穩(wěn)定,可靠性高、有效提高安全系數(shù)、維護(hù)簡易,方便安裝和擴(kuò)容等特點。其熱插拔特性大大縮減了故障修復(fù)時間,從而提高UPS效率。從模塊化UPS對客戶CTO(總擁有成本)的影響上來看,可以有效的降低客戶的設(shè)備成本、部署成本、運(yùn)營成本、維護(hù)成本,并減少客戶的營收損失??梢哉f,模塊化UPS會隨著市場推廣,會得到更多用戶的認(rèn)可。
由于對數(shù)據(jù)中心建設(shè)的整體理念缺乏認(rèn)知,有些企業(yè)只對供配電系統(tǒng)的單一指標(biāo)過份關(guān)注而不注重整體可靠性及安全性指標(biāo)間的平衡,從而引發(fā)了一系列的如能耗浪費、諧波污染等諸多數(shù)據(jù)中心的隱患問題。因此,如何更安全、更適用、更綠色的配置數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng),使之如心臟般跳動有力、使其為數(shù)據(jù)中心輸送更為純凈的、源源不斷的新鮮血液,并發(fā)揮出其效能就成為新時期人們不得不考慮的問題。
“由于數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和供電電源選擇、供配電系統(tǒng)布置、供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及形式有著密不可分的關(guān)系,因此從設(shè)計之初,就需要在充分了解數(shù)據(jù)中心整體應(yīng)用和運(yùn)營情況的前提下,提出有針對性的供配電解決方案,只有這樣才能實現(xiàn)提高數(shù)據(jù)中心效率,降低電力損耗的目標(biāo)”。西門子IT解決方案和服務(wù)集團(tuán)數(shù)據(jù)中心解決方案部經(jīng)理程應(yīng)軍先生在談到數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)建設(shè)方案的時候談到:“首先從供電電源選擇的角度來看,以UPS設(shè)備為例,這些年來各主要品牌的UPS無論是在可靠性、整機(jī)效率、一鍵開關(guān)的操控性以及遠(yuǎn)程報警和網(wǎng)上監(jiān)控等方面的功能,均得到了很大的提高,同時在輸出電流諧波失真的重要指標(biāo)上均達(dá)到了小于3%,可以說在目前的技術(shù)水平上都已經(jīng)達(dá)到了,甚至是標(biāo)準(zhǔn)化。因此從總體上來說供電電源設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)致供配電系統(tǒng)的布置和供配電系統(tǒng)架構(gòu)對數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)解決方案的可靠性和安全性將起到至關(guān)重要的作用?!钡墙陙沓霈F(xiàn)的一個較大問題就是,大多數(shù)的用戶認(rèn)為購買好的設(shè)備就能得到高可靠性,而忽略了數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)可靠性的“木桶效應(yīng)”,正如中國電源學(xué)會交流穩(wěn)定委員會委員、中國人民銀行清算總中心工程師王力堅先生所談到的:“一些數(shù)據(jù)中心在對供電系統(tǒng)的設(shè)計中,UPS 采用了雙供電,而空調(diào)卻是單路供電。如諸多類似問題表明,目前一些數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)由于在建設(shè)之初缺乏整體設(shè)計理念,因此在實際應(yīng)用過程中出現(xiàn)“木桶效應(yīng)”中的“短板”狀態(tài),也就是說,空調(diào)制冷的可靠性不高,即使UPS供電系統(tǒng)保持了高可靠性,也同樣會造成數(shù)據(jù)中心整體效率的降低。
UPS電源系統(tǒng)的設(shè)置應(yīng)考慮分區(qū)或分類供電的要求。多個UPS電源系統(tǒng)可分期建設(shè),但每個UPS電源系統(tǒng)宜建成。每個UPS電源系統(tǒng)的供電容量不宜過大,一般控制在800 kVA 以下。UPS 電源系統(tǒng)的主機(jī)連結(jié)方式應(yīng)與數(shù)據(jù)中心用途或等級(可靠性要求)匹配。UPS 電源系統(tǒng)的輸入、輸出配電方式應(yīng)與數(shù)據(jù)中心用途或等級(可靠性要求)匹配。一般不考慮輸入電源中斷時,UPS電源主機(jī)同時發(fā)生故障。需要考慮安全系數(shù)和環(huán)境溫度系數(shù)。蓄電池組并聯(lián)組數(shù)不宜過多。容量較大時宜采用2 V單體蓄電池,但不宜少于2組。按UPS電源容量計算蓄電池組容量時,需注意按單機(jī)計算或按系統(tǒng)計算的差別。
對于數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)所存在的“短板”,程應(yīng)軍先生也有著自己的理解與看法,他談到:“在外電滿足的情況下,數(shù)據(jù)中心的設(shè)計要在預(yù)定的生命周期內(nèi)滿足數(shù)據(jù)中心各種實際需求,并可以做到隨用戶需求隨時改變。一套可持續(xù)發(fā)展、良好的數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)是保證數(shù)據(jù)中心所有設(shè)備安全運(yùn)行的重要條件。為保證計算和存儲設(shè)備的供電順暢,就需要有獨立的配電系統(tǒng)、雙源互投系統(tǒng)和UPS組成統(tǒng)一供電防線。對于用戶所需大型服務(wù)器等設(shè)備還需做到可靠接地以達(dá)到一切符合標(biāo)準(zhǔn)。通過對電池與供電線路的合理配置終達(dá)到提高數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的高穩(wěn)定、高可靠、高安全性。
因此按照安全、適用和綠色的原則進(jìn)行對數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的設(shè)計,要素是要考慮安全。以西門子北京數(shù)據(jù)中心為例,它作為西門子在亞洲的數(shù)據(jù)中心,一期占地面積超過490平米,擁有著100個機(jī)柜和630臺服務(wù)器,可為中國乃至整個亞洲的內(nèi)外部客戶提供服務(wù),是一個融合數(shù)據(jù)中心、通信中心和供電中心同在一個屋檐下的新型數(shù)據(jù)中心,并成為西門子地區(qū)性戰(zhàn)略IT樞紐。西門子數(shù)據(jù)中心機(jī)柜配電模式采用了母線到機(jī)柜的形式。同時,西門子北京數(shù)據(jù)中心配電斷路器具備監(jiān)控功能,該功能不但可實現(xiàn)對整個電力系統(tǒng)的集中監(jiān)控,便于維護(hù)管理人員準(zhǔn)確快速的發(fā)現(xiàn)問題。而且可以對數(shù)據(jù)中心的指標(biāo)之一的PUE值(數(shù)據(jù)中心能源利用效率指標(biāo))進(jìn)行實時測量,以便不斷進(jìn)行優(yōu)化配置,達(dá)成能源利用的化,因此西門子北京數(shù)據(jù)中心的高能源利用率(PUE=1.7)和其本身的“實踐”為廣大用戶提供了“參考”。
在考慮數(shù)據(jù)中心安全的同時適用性和綠色節(jié)能也同樣的重要,并非可靠性越高,安全性就越高。同樣以供電設(shè)備UPS為例,在絕大多數(shù)的情況下,兩臺UPS 采用單機(jī)雙母線比其并機(jī)單母線的輸出更可靠,但在特定情況下會出現(xiàn)相反的結(jié)果,所以一定要根據(jù)數(shù)據(jù)中心實際的供電現(xiàn)狀和具體的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行設(shè)計,符合適用性和可用性的原則。在談到數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計的原則時,程應(yīng)軍還談到了“可用性和遵循分區(qū)、分級的原則”--即在整個數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的設(shè)計之初,要將故障容錯、可維護(hù)性、可增容性、防止故障擴(kuò)散和可管理性考慮在內(nèi),“西門子北京數(shù)據(jù)中心的布局采用了分艙設(shè)計,該設(shè)計與船舶的船艙分艙技術(shù)的概念類似,提高整體系統(tǒng)的安全性、可靠性;無論在任何一個區(qū)域出現(xiàn)任何火災(zāi)等異常情況,不會殃及其他區(qū)域,從而的降低局部風(fēng)險對整個系統(tǒng)的危害。其次可以對不同區(qū)域的功能和設(shè)備的特點,進(jìn)行分區(qū)溫度控制,根據(jù)配電室、電池室、裝配間、數(shù)據(jù)磁帶備份室及IT主機(jī)房的不同要求控制不同的溫、濕度,從而達(dá)到的節(jié)能效果。”
終,供配電系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心不可或缺的“心臟和血液系統(tǒng)”,任何細(xì)微的故障都會對整個數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營產(chǎn)生極大的影響,因此如何保障其連續(xù)、穩(wěn)定、平衡和分類是在設(shè)計數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)解決方案的重要出發(fā)點之一,正如程應(yīng)軍談到的,“數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)是一個從整體出發(fā)的,并不是一套原則就能夠應(yīng)用到所有的數(shù)據(jù)中心中去,持續(xù)對數(shù)據(jù)中心設(shè)備的可靠性、合理的規(guī)劃和良好的組織管理的提升來改善數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的可用性,使數(shù)據(jù)中心變得更加綠色,擁有更高的IT投資回報,為更多用戶提供更廣泛的細(xì)致服務(wù),體現(xiàn)更多IT價值。”
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