數(shù)據(jù)中心電源解決方案

日期：2020-01-03 10:04  瀏覽量：次

近年來,隨著互聯(lián)網(wǎng)和計算機技術的發(fā)展,基于互聯(lián)網(wǎng)提供的各種服務也變得越來越多。作為這些互聯(lián)網(wǎng)應用服務載體的數(shù)據(jù)中心,其建設需求也在不斷增加。特別是近幾年來,我國三大通信運營商都投入了大量的資金用于數(shù)據(jù)中心的建設。目前,全國已經(jīng)形成了至少數(shù)百家大小不一的數(shù)據(jù)中心。

各運營商為了節(jié)約成本、便于管理、形成規(guī)模化效益,數(shù)據(jù)中心的建設規(guī)模逐漸變得越來越大,巨大的用電容量給數(shù)據(jù)中心建設和運營都帶來了巨大的壓力,如何合理配置資源、提高數(shù)據(jù)中心供電的安全性、降低運營成本,成為各大運營商在機房建設中重點考慮的因素。

數(shù)據(jù)中心對供電系統(tǒng)的要求

數(shù)據(jù)中心對供電系統(tǒng)的要求主要包括以下幾方面:

(1)安全可靠

一般要求電源供電系統(tǒng)的可用度A≥99.999%。因此,必須合理進行配置,達到系統(tǒng)供電安全最優(yōu)化。

(2)節(jié)能環(huán)保

在能源緊缺、重視環(huán)保的今天,綠色、節(jié)能的電源系統(tǒng)備受關注。UPS在綠色、節(jié)能方面的表現(xiàn)主要體現(xiàn)在輸入功率因數(shù)、輸入電流諧波以及整機效率等方面。一般要求輸入功率因數(shù)大于0.95、輸入電流諧波小于5%、效率大于92%。

(3)可維護性

UPS供電系統(tǒng)應維護方便,便于管理。這樣不但可以節(jié)省系統(tǒng)的維護成本,更為重要的是可以盡量避免因人為維護或者管理不當而引發(fā)的系統(tǒng)故障。

(4)建設成本

要求系統(tǒng)配置可擴容,這樣既能有效節(jié)省系統(tǒng)建設初期的投資費用,又能使UPS在整個數(shù)據(jù)中心的建設過程中始終保持在安全而又高效的工作狀態(tài)下,提高了系統(tǒng)性價比。

因此,建設合理的數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng),不是一味追求某一項指標的最優(yōu)化,而是應該根據(jù)實際的需要,在保證安全可靠性、節(jié)能環(huán)保、維護管理方便、降低建設成本這4個要點中找出一個平衡點,建設出既節(jié)能環(huán)保,又安全可靠、經(jīng)濟適用的系統(tǒng)。

數(shù)據(jù)中心常用的供電解決方案

(1)集中式供電方案

由一臺UPS組成單機供電系統(tǒng)、多臺UPS組成并聯(lián)供電或雙總線供電系統(tǒng),再通過配電集中給負載供電,這種供電方案一般情況下UPS系統(tǒng)與機房用電設備是分開的。該供電方案一般UPS的單機容量在200～400kVA較多。

(2)分布式供電方案

在機房各列服務器加入單獨的電源供電,形成整體機房的分布式供電解決方案,電源產(chǎn)品一般以高頻機為主,功率容量一般在10～100kVA合適。

分布式供電方案的優(yōu)點

①供電方式選擇拓展性好、配置靈活,同時可以有效地解決數(shù)據(jù)機房分批建設投資問題。特別是單機架(柜)配套的UPS,每上一個柜子直接投資一個柜子的UPS即可。

②空間經(jīng)濟效益明顯:充分利用現(xiàn)有機柜內(nèi)部的剩余空間,有效地減少了集中電源的配電屏及大功率UPS的安裝位置,為現(xiàn)在寸土寸金的中心機房節(jié)約空間成本。

③系統(tǒng)比較分散,單設備故障影響面小。

UPS電源產(chǎn)品解決方案

(1)傳統(tǒng)UPS供電解決方案

①工頻機UPS供電解決方案

采用傳統(tǒng)相控整流UPS組成“1+1”雙總線供電方案,解決單點故障瓶頸,具有很好的容錯能力,提高供電系統(tǒng)的可靠性。一般運用UPS的單機功率容量在200～400kVA較多。

工頻機UPS供電解決方案的優(yōu)點:因工頻機功率器件承受的電壓應力較小,器件的可靠性高,且控制相對簡單,因此,系統(tǒng)的可靠性相對較高。

工頻機UPS供電解決方案的缺點:整機體積大、重量大、功耗大、效率低和輸入功率因數(shù)低等不利因素大大影響了數(shù)據(jù)中心供電的可靠性及經(jīng)濟指標。一般情況下工頻機的效率在92%左右;12脈沖機型的輸入功率因數(shù)及電流諧波在0.8及10%;要滿足供電的高指標要求需要增加相應的濾波器,這樣會導致成本、體積、重量的增加。

②高頻機UPS供電解決方案

采用IGBT整流型UPS組成“1+1”雙總線供電方案,解決單點故障瓶頸,具有很好的容錯能力,提高了供電系統(tǒng)的可靠性。

高頻機UPS供電解決方案的優(yōu)點:輸入功率因數(shù)高,可達到0.99;電流諧波小,小于5%;系統(tǒng)效率高,可達到94%～95%;整機體積小、重量輕,有效減少現(xiàn)場工程施工的難度及建設成本;與工頻機UPS比較,整機體積可減少20%～30%。

高頻機UPS供電解決方案的缺點:地線耦合產(chǎn)生較多的高頻諧波,造成負載端零地電壓較高,很難滿足IBM、HP等服務器廠家對零地電壓小于1V的場地需求。高頻機UPS的功率器件工作電壓較高,使得器件承受的電壓應力大,器件可靠性相對工頻機UPS較低。

(2)模塊化UPS供電系統(tǒng)解決方案

該方案采用模塊化UPS組成“1+1”雙總線供電系統(tǒng),解決單點故障瓶頸,一般單機容量在200～480kVA比較合適。

模塊化UPS供電系統(tǒng)解決方案的優(yōu)點

①擴展性:模塊化UPS具有N+X的架構特性,可根據(jù)負載增加或成本預算實現(xiàn)隨需擴容,前提是系統(tǒng)總?cè)萘啃桀A先明確。

②運維簡便高效:更換維修時無需停機等待修復,無需專業(yè)技術人員在場,用戶可以在線狀態(tài)下對故障模塊進行更換。

③物理空間投資:模塊化UPS在物理尺寸整機重量比傳統(tǒng)機型有絕對優(yōu)勢,為用戶節(jié)省大量的機房投資和承重加固投資。

④高效、節(jié)能:輸入指標好、效率高,減少用戶的運行成本。輸入功率因數(shù)可達0.99;輸入電流諧波小于5%;系統(tǒng)效率94%～95%。

隨著時代的進步,對數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的要求不斷變化。總的趨勢是安全可靠、擴容方便、配置靈活。因此,環(huán)保高效的高頻機UPS及高功率密度的模塊化UPS將逐步在數(shù)據(jù)中心機房推廣。