数据中心供配电建设未来发展的三大趋势

时间:2020-05-07 16:14来源:21 Dianyuan

摘要:面对全面的需求变化,如何对数据中心供配电系统进行最优设计和智能化安全管理,是众多数据中心用户面临的重大问题。

供配电系统作为数据中心正常运行的电力保障,其设计和应用无疑在数据中心整体设计建设中占有重要地位。

面对全面的需求变化,如何对数据中心供配电系统进行最优设计和智能化安全管理,是众多数据中心用户面临的重大问题。

日前,维谛技术(Vertiv,NYSE:VRT)在第二期“V-LoGeek维极百课”2020线上研讨会上,中国区 C&I解决方案部总监 黄坤振,结合Facebook“吕勒奥2号”数据中心、微软数据中心、Amazon数据中心、腾讯T-Block、巴拿马电源系统等数据中心领域的创新实践,全面阐述了数据中心供配电的发展趋势及新的需求
 
 
 
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互联网企业作为数据中心建设的主力,对新技术更为敏感,对业务创新要求很高,在数据中心供配电建设上扮演着创新型的角色。事实上,互联网企业在数据中心建设上的很多前沿理念和实践,在行业内也得到了广泛应用。

预制化实现系统的快速部署
基于全球领先互联网企业的创新实践来看,“预制化”正成为数据中心供配电发展的主要趋势之一。

预制化供配电系统和预制化数据中心理念相同,是一种全新的不同于传统供配电建设的方式,设备在场外进行预制和模块装运,并且在现场进行组装。

预制化供配电系统进行定制,以适宜于特定项目的地理位置、气候、技术规范、IT应用及商业目标,同时利用模组化设计实现高效性和经济性。


 

预制化供配电系统的最大特点之一,就是部署速度快。
传统数据中心的建设周期需要1~2年的时间,其中有相当长的一部分时间是用在机电安装等方面。而预制化的供配电系统,可以在工厂进行系统的预制化生产,能够节省大约60%左右的机电部署时间,这在很大程度上能够大大提升数据中心整体的部署速度。

可以说,部署速度快是预制化供配电建设模式赢得大型互联网企业青睐的重要原因之一,充分满足了其快速扩展的数据中心需求和业务需求。

同时,预制化供配电系统的领先之处还体现在高灵活性及性能提升上。
预制化供配电系统是针对特定场景而采用的定制化设计,基本不存在固有的缺陷,并且在性能上能够满足整个系统的可用性需求。
 
比如,相对于传统供配电建设方式,预制化供配电系统实现了适度的高密度、高集成,其系统损耗也相应降低,而效率则有有效提升。

预制化供配电系统可以从功率、类型、电源等几个维度进行分类。
从功率角度来看,预制化供配电系统的容量范围在100 kVA~2500 kVA,而容量之所以控制在2500 kVA以内,主要是受限于民用变压器本身容量的限制。

从类型来看,预制化供配电系统包括中低压一体化、低压一体化两种模式,目前在行业数据中心建设中,更多的是采用低压一体化的预制式解决方案。

从电源类型方面来看,预制化供配电系统主要采用UPS系统及240V高压直流系统,其中在行业数据中心, 400 kVA~800 kVA颗粒度的UPS是最主要的应用。


 

对于数据中心用户来讲,预制化供配电建设模式是一种全新的理念和方案,因此在设计及应用原则上,也需要从厂商等多角度进行考虑。重点考察厂商的核心工程能力、项目管理与维护服务能力,同时预制化供配电系统的成本也必须优于传统供配电系统建设综合成本。

模组化的高效耦合决定可用性
“模组化”也是数据中心供配电系统发展的一个主要趋势。

预制化供配电系统可以实现与工程现场的完全解耦,但是预制化供配电系统是由多个独立功能的电气模组耦合而成的系统,而模组之间耦合的有机性、合理性就显得至关重要。所以,电气模组的耦合也必须符合一定的原则,才能保证预制化供配电系统的快速部署。


 

预制化供配电系统模组往往包含中压系统、低压配电系统、隔离变压器系统、谐波抑制系统、UPS输入和输出配电系统、UPS系统或高压直流系统,乃至末端的精密配电系统,以及自动一体化监控与管理系统、防雷系统等等。

这些系统作为独立单元在进行耦合的时候,模组之间的高效、耦合的合理性就决定了整个预制化供配电系统的可用性。

多个独立系统进行有机耦合的最终目的,是实现整个供配电系统的快速、标准和正确的交付,而供配电模组化设计一般遵循两个最基础的原则:

一致原则,涉及连接和造型两个维度。
其中,连接的一致性包括一次侧连接和二次侧连接,一次侧更多是电力主回路的连接,二次侧主要是二次回路监控管理的连接。

相比于传统的连接方式,一次侧采用铜排连接,不仅不会受制于现场工况的限制,而且可以做到无外部桥架,更能提高部署速度,同时铜排连接散热效果更好,可靠性也由此得到更大提升。

二次侧连接采用标准化、透明化的接口界面,能够将各个独立的电气单元模组快速接入,保证连接的快速性。

此外,造型的一致性,能够实现整体系统的合理布局,减少外部拼接,简洁美观,体现工业之美。

简约原则,重点在于简约优化,可用为先。
预制化供配电系统在将全套设备融为一体的过程中,更多的需要采用简约、优化的原则。

维谛技术(Vertiv)最新推出的Vertiv APT预制式供配电模组就全面采用了简约、优化的设计理念,涉及电气链路优化, 接地、防雷简化, 3极、4极断路器合理性设计 ,智能一体化管理等多个方面。


 

重要的是,采用简约设计原则的前提是以不牺牲可靠性为前提,在此基础上,实现整体供配电系统的简约化设计,保证系统的可用性。

智能化让系统运行更安全高效
数据中心供配电系统发展的另一个趋势是“智能化”。

供配电系统有效地保障了数据中心的可靠运行,而智能化的作用就是保障供配电系统的安全。用一句话来概括,智能化就是数据中心供配电系统的灵魂,保障整体供配电系统的运营安全和高效可用。

维谛技术(Vertiv)在供配电系统智能化上的设计上重点关注专业、安全、高效。
供配电系统的智能化,是电力系统和监控管理的一个专业领域,需要专注于供配电系统自身的智能化运营管理。


 

数据中心供配电的专业管理体现在多个方面,包括设备的运行状态、系统的仿真测试、整体运行的动态分析和问题处理,以及对供配电系统发展趋势和运营趋势的预测,这些都需要专业的理解和实践,才能对数据中心供配电系统拥有深层次的智能化解读。

安全永远是数据中心供配电系统最核心的内容。维谛技术(Vertiv)将数据中心供配电全链路的安全定义为一个事件,并分为三个阶段进行全面有效的分析。
a. 比如,APT预制式供配电模组在投入运行的初始阶段,即对前期的设计方案进行有效的验证,设置断路器脱扣曲线数据和算法工具,分析链路上下级间的选择性脱扣设置合理性,并进行风险预警。
b. 在运行阶段,加强运行风险的防范,设置多个关键测温节点 ,实时监测铜排和节点温度变化,提前预知长期运行中的各种风险。
c. 此外,在供配电系统出现故障的情况下,如何有效检测故障、分析故障,从而有效排除故障,是供配电系统智能化的重要体现,需要安全管理系统能对故障进行智能化的深层次判断,进而优化整个供配电系统,避免故障的再次发生。

对此,APT预制式供配电模组可实时抓取链路各节点电压电流波形,并具备故障触发录波功能,进而实现故障的有效分析和解决

供配电系统智能化的高效率体现在多个方面,链路的呈现,故障定位和快速排查,全方位、多维度运营,管理报表自动生成等等,都是供配电系统智能和高效原则的体现。


 

现在很多数据中心用户都希望供配电系统的运营管理能够提供丰富的数据,以及高效的运维管理模式,方便运维管理人员对供配电系统安全和能效进行综合有效的评估。

综合而言,预制化、模组化、智能化已经成为数据中心供配电系统的主要发展趋势

针对这种全新的应用趋势,维谛技术(Vertiv)在数据中心供配电系统上的创新也从未止步,最新推出的APT预制式供配电模组,不仅在数据中心领域得到广泛应用,而且在电力、工业、半导体、交通等行业领域也拥有成功实践,产品在快速部署、安全高效、智能化管理方面的核心价值也得到了充分体现。
 
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