[实用参考]腾讯数据中心配电架构创新.pptx
数据中心 服务器 供电 架构
数据中心服务器供电架构数据中心是现代社会中重要的信息基础设施，承载着大量的数据存储和处理任务。
在数据中心中，服务器供电架构是保证服务器正常运行的关键因素之一。
本文将从供电架构的角度探讨数据中心服务器供电的重要性、常见的供电架构以及它们的优缺点。
服务器供电是数据中心正常运行的基础。
数据中心中的服务器通常需要24小时不间断运行，以满足各种计算和存储需求。
因此，稳定可靠的供电系统对于服务器的正常运行至关重要。
一旦服务器供电中断，将会导致数据丢失、服务中断甚至硬件损坏，给用户和企业带来严重的损失。
常见的数据中心服务器供电架构包括单电源架构、双电源架构和冗余电源架构。
单电源架构是最简单的供电方式，即服务器只连接一个电源，当电源故障时，服务器将会宕机。
双电源架构通过连接两个电源，使得服务器在一个电源故障时能够无缝切换到另一个电源，保证了服务器的可用性。
冗余电源架构是在双电源架构的基础上进一步提升的，通过连接多个电源和电源线路，使得服务器在电源故障时能够继续供电，从而实现高可用性和容错性。
单电源架构的优点是简单、成本低，适用于对可用性要求不高的应用场景。
然而，它的缺点也很明显，一旦电源故障，服务器将会宕机，造成服务中断和数据丢失。
双电源架构相比于单电源架构，提高了服务器的可用性，但是由于两个电源之间存在切换时间，仍然无法完全避免服务中断。
冗余电源架构通过多个电源和电源线路的组合，进一步提升了服务器的可用性和容错性，可以实现高达99.999%的可用性。
但是，冗余电源架构的成本和复杂性也相应增加。
除了以上常见的供电架构，还有一些高级的供电技术在数据中心中得到应用。
例如，无间断电源（UPS）和配电系统（PDU）可以提供稳定的电源输出和保护服务器免受电力波动和突发故障的影响。
UPS可以在电源中断时提供临时的电力支持，保证服务器正常运行。
PDU可以对电力进行分支和监控，确保服务器得到适当的供电并实现对电力的精细管理。
数据中心服务器供电架构是确保服务器正常运行的关键因素。
腾讯数据中心配电架构创新
新》2023-10-30•引言•数据中心配电架构概述•腾讯数据中心配电架构创新思路•腾讯数据中心配电架构创新方案•腾讯数据中心配电架构创新的实践案例目•结论与展望录01引言随着信息技术的快速发展，数据中心作为信息处理和存储的重要基础设施，对于现代社会的信息交流和数据处理具有重要意义。
数据中心的配电架构是保证其稳定运行的关键因素之一，随着数据中心的规模不断扩大，传统的配电架构已经难以满足其需求，因此需要研究创新的配电架构以适应数据中心的快速发展。
研究背景和意义研究现状和发展趋势随着数据中心规模的不断扩大，其配电架构也在不断演变，主要趋势是采用更高效的供电方式、更合理的供电结构、更智能的监控系统等。
同时，随着新能源技术的不断发展，数据中心也在探索采用新能源技术以降低能耗、减少对传统能源的依赖。
目前，国内外对于数据中心配电架构的研究主要集中在提高供电质量和降低能耗方面。
02数据中心配电架构概述定义数据中心配电架构是指数据中心电力分配的方案和布局，包括电力输入、配电设备、电缆和连接等组成部分。
组成数据中心配电架构主要由电源、配电设备、电缆和连接组成。
其中，电源是电力输入的来源，配电设备负责对电源进行分配和控制，电缆负责传输电力，连接则负责将各个设备连接在一起。
数据中心配电架构的定义和组成集中式配电架构集中式配电架构是将所有的电源和配电设备集中放置在一个或几个房间内，然后通过电缆和连接将电力分配到各个设备。
这种架构的优点是易于管理和维护，但缺点是空间利用率不高。
分布式配电架构分布式配电架构是将电源和配电设备分散放置在各个设备机柜中，每个机柜都配备独立的电源和配电设备。
这种架构的优点是空间利用率高，但缺点是管理和维护难度较大。
数据中心配电架构的基本类型传统数据中心配电架构的优缺点优点传统数据中心配电架构由于采用集中式配电架构，具有易于管理和维护的优点。
同时，由于电力输入稳定，可以保证数据中心的稳定运行。
缺点传统数据中心配电架构由于空间利用率不高，导致土地和建筑成本较高。
数据中心供配电系统架构
数据中心供配电系统架构数据中心供配电系统架构1. 引言为了确保数据中心正常运行并提供可靠的电力供应，一个完善的供配电系统是必不可少的。
本文档将介绍数据中心供配电系统的整体架构和各个组成部分的详细内容。
2. 数据中心电力需求分析2.1 数据中心负载需求分析2.2 数据中心电力密度分析2.3 数据中心容量规划3. 数据中心供电系统3.1 主电源接入3.2 主配电系统设计3.2.1 电源开关柜设计3.2.2 配电开关柜设计3.3 显性并行供电系统设计3.4 隐性并行供电系统设计4. 数据中心备用电源系统4.1 UPS系统设计4.1.1 UPS类型选择4.1.2 UPS容量规划4.1.3 UPS并联配置4.2 发电机组设计4.2.1 发电机组类型选择4.2.2 发电机组容量规划4.2.3 发电机组与UPS系统协同工作设计4.3 非常规备用电源设计4.3.1 可再生能源4.3.2 备用电池系统设计5. 数据中心配电系统5.1 配电回路设计5.1.1 低压配电回路设计5.1.2 中压配电回路设计5.2 配电柜设计5.2.1 低压配电柜设计5.2.2 中压配电柜设计5.3 配电线路保护设计5.3.1 过载保护5.3.2 短路保护5.3.3 接地保护6. 数据中心电力监控与管理6.1 电力监测系统设计6.2 遥控遥信系统设计6.3 电力管理系统设计附件：本文档所涉及的附件包括供配电系统的图纸、技术规范、设备清单等。
法律名词及注释：1. 供电：指向数据中心提供电力供应的行为。
2. 配电：指将输入电源进行合理分配，并提供给数据中心各个设备和部件使用的行为。
3. 主电源：指直接与电力公司的主网相连接的电源系统，为数据中心提供主要电力供应。
4. 备用电源：指在主电源发生故障或停电时，为数据中心提供备用电力供应的电源系统。
5. UPS：全称为不间断电源，是一种通过内部电池或蓄电池组提供电力，用于在主电源故障或停电时提供临时电力供应的设备。
数据中心供配电体系结构PPT教学课件
2020/12/10
3
国家机房标准
冗余型 （redundance）冗余系统是通过重复配置 系统的一些部件，当系统发生故障时，冗余配置的部 件介入并承担故障部件的工作，由此减少系统的故障 时间。
充。根据显示、指示需要，在配电柜盘面上安装智能 电量监测仪表和红（C相）、绿（B相）、黄（A相） 三色指示灯，可随时监测三相线电压、相电压、电流、 功率因数、有功功率、无功功率等，供值班人员参考 和记录。考虑到扩展，配电柜预留一定的备用开关及 扩展空间，使整个供配电系统安全、优质、稳定、经 济且维护简便。
2020/12/10
13
由于电子信息系统机房中的空调负荷主要来自于计算 机主机设备、外部辅助设备的发热量，其大约占到机房空 调总负荷的80-97%；而在服务器、存储、网络等主设备中 服务器的份额又大约占到设备散热量的80%。所以随着服 务器集成密度的持续增高，服务器机柜设备区就成为了机 房内主要的热岛区域。
6
数据中心供配电系统情况
数据中心主机房用电负荷为一级负荷，设计为 “大楼双路市电+UPS不间断电源+柴油发电机”的供 电方式，配电采用380V/200V、 50Hz、三相五线电 （零线和地线分开设置，且零地线之间电压小于1V）、 TN-S接地方式的系统。
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配电柜的介绍
各配电柜的介绍 配电柜内部采用模块化设计，装配灵活，便于扩
ห้องสมุดไป่ตู้
照明系统平面图
数据中心机房供配电系统PPT课件
机房供电量设计的基本原则
供电容量的确定 供电冗余形式的确定 平面布置
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完整的供电系统示意图
双路供电加UPS
市电1 市电2
UPS
高可靠性的供电系统示应用实例
市电1
市电
2
ATS1
ATS2
柴油发 电机
输入 配电 柜
模块热 插拔冗余n+1 UPS
输入 配电 柜
模块热 插拔冗余n+1 UPS
40
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小型负载的特性
功率因数0.8左右 非线性负载 呈容性或感性 一般无PFC功率因数
校正 波峰系数大 启动电流大 同时使用系数=1
42
大型负载的特性
功率因数0.9以上 非线性负载 电流电压基本同步 大功率设备自身均带
有PFC功率因数校正 波峰系数大 启动电流小 同时使用系数<1
UPS未来发展－冗余模块化
模块化 热插拔 网络化
76
UPS未来发展－绿色化
绿色设计－低干扰、 类阻性
绿色制造－使用无害 材料、可循环回收 (电子信息产品污染 控制管理办法)
绿色运行－低耗、高 效、适合各种负载
77
对UPS未来发展的前瞻小结
智能化 数字化 高频化 冗余模块化 绿色化
优点：除单电源设备无单一故障点，失效可能降为两种
缺点：投资过大，系统效率过低
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并机双总线供电系统
54
红灯背后的硬件与软件投资 55
串连互备双母线
性能高度可靠，彻底堵塞传统供电系统的直供漏洞，系统可扩 充能力强，投资低廉，与传统供电模式可良好兼容。
56
已申报国家专利，专利申报号2.X 。
电源可靠性的提高
数据中心供配电系统架构(2023最新版)
数据中心供配电系统架构数据中心供配电系统架构本文档旨在介绍数据中心供配电系统的架构设计，详细说明系统各个组成部分及其功能。
以下是文档的详细内容：⒈引言⑴文档背景⑵引言目的⒉供配电系统概述⑴供配电系统的定义⑵供配电系统的重要性⑶供配电系统的功能⒊前期规划与设计⑴系统规划⑵拓扑设计⑶设备选择⒋主配电系统⑴主配电开关柜⑵主配电柜划分⑶主配电系统组成⒌机房局部配电系统⑴ UPS系统⑵系统冗余设计⑶机柜级别配电⒍灯光与照明系统⑴照明系统需求⑵照明系统设计与布置⒎空调与制冷系统⑴空调系统需求⑵空调系统设计与布局⑶制冷系统⒏电缆布线系统⑴电缆布线规划⑵电缆组织与标识⒐安全与监控系统⑴温湿度监控系统⑵门禁系统⑶摄像监控系统⒑应急备份系统⑴应急发电机组⑵应急供电系统1⒈系统维护与管理1⑴维护计划1⑵定期检查与维修1⑶系统更新与升级附件：附件1：供配电系统拓扑图附件2：柜架布局图附件3：UPS系统参数表法律名词及注释：⒈供配电系统：指数据中心内部的供电和配电系统，包括主配电、局部配电、照明、空调等设备和系统。
⒉ UPS系统：不间断电源系统，用于在电网故障时提供瞬时无间断的电源供应。
⒊温湿度监控系统：用于监测机房内温度和湿度，并及时报警。
⒋门禁系统：用于控制机房出入口的进出权限。
⒌摄像监控系统：用于监控机房内部和周围环境的摄像系统。
全文结束，固定数字\。
数据中心空调配电PPT课件
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数据中心-供配电和空调
空调系统
❖ 外部设备发热量计算 ❖ 主机发热量 ❖ 照明设备热负荷 ❖ 人体发热量 ❖ 围护结构的传导热 ❖ 从玻璃透入的太阳辐射热 ❖ 换气及室外侵入的热负荷 ❖ 其它热负荷
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数据中心-供配电和空调
供配电系统
有功功率W =视在功率 VA×功率因数CosΦ
P =UI=VA
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数据中心-供配电和空调
供配电系统 线电压 =380V 相电压 =220V 三相功率 =根号3*UIcosΦ
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数据中心-供配电和空调
供配电系统
(线缆截面规格)
❖ 普通空调风量过小，不适合计算机设备的高热密度的发热特点，无
法驱除机房的“热岛效应” ；
❖ 普通空调温度调节精度过低，温度调节精度为±3～5℃，温度的波 动对设备稳定运行极其不利 ；
❖ 普通空调没有湿度控制功能。舒适性空调无法进行湿度控制。没有 加湿功能，只能进行除湿，在冬季甚至过度除湿，湿度过低产生的 静电极易产生设备故障
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数据中心-供配电和空调
空调系统
❖ 家庭普通房间每平方米所需的制冷量为115-145Ｗ／m2 ❖ 客厅、饭厅每平方米所需的制冷量为145-175W ／m2 ❖ 普通办公室15-200W ／m2 ❖ 程控交换机房的热负荷强度约在165～222W／m2 ❖ 中小型计算机房一般250～400W／m2 ❖ 大型计算机房的热负荷强度会超过400W／m2 ❖ 热负荷集中机房按450～650W／m2
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数据中心-供配电和空调
数据中心供配电体系结构
巡检与监控
定期对供配电设备进行巡检，实 时监控设备运行状态，及时发现 并处理异常情况。
应急预案
制定供配电系统故障应急预案，定 期进行演练，确保在突发情况下能 够迅速响应并恢复供电。
维护管理
01
02
03
预防性维护
制定设备维护计划，定期 对供配电设备进行预防性 维护，延长设备使用寿命 。
业务连续性
数据中心供配电体系是保证业务连续性的关键因素，能够为 数据中心提供不间断的电力供应，确保企业和服务能够持续 稳定运行。
数据中心供配电体系的发展趋势
01 02
高效节能
随着数据中心的规模不断扩大和对能源效率的关注度提高，数据中心 供配电体系正在朝着高效节能的方向发展，如采用更高效的UPS和冷 却系统等。
电池类型及寿命
不间断电源系统的电池主要为铅酸电池和锂离子电池，其寿命受温度、充放电次 数和电池容量等因素影响。
备用发电机系统
配置及运行原理
备用发电机系统可在市电中断或其他供电故障时自动启动，为数据中心提供应急电力。
燃料类型及储备
备用发电机系统的燃料类型包括柴油、天然气和丙烷等，储备量需根据数据中心的重要等级和应急电力需求进 行配置。
详细描述
智能化管理是数据中心供配电体系的未来 发展方向。通过引入智能化的能源管理系 统，能够实现对数据中心能效的实时监控 、分析和优化，提高数据中心的能源利用 效率和管理水平，同时增强数据中心的可 靠性和稳定性。
绿色数据中心的建设
总结词
降低碳排放和水耗
详细描述
随着全球气候变化的加剧，绿色数据中心已 成为行业发展的必然趋势。在未来的数据中 心建设中，将更加注重节能减排、绿色水和 资源的高效利用，以实现数据中心的可持续
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• 数据中心模块化分级
艺术、缺陷、独一无二
标准、缜密、万众如一
• 数据中心模块化分级-定性法
模块化设计 模块化建设
从机架到园区的全程模块化设计 和建设
特点： 模块间设计分割清晰 土建建筑单体模块化 方案可复制 设计方案版本化管理
• 数据中心模块化分级-定量法
设计考量5要素： 业务模块容量
模块化设计的 5-3原则
机型配比
变压器最佳容量
兼容（传统机架微模块）
机柜
前瞻性
设计考量3要素： 10KV中压容量
IT模块数量 统一制冷容量
设计考量3要素： 用地经济指标
设计考量5要素： IT模块
节点功耗
园区总电力 市政配套
机架高度
架内机型配比
布线策略 机柜功率
建筑单体
园区
腾讯数据中心技术研发方向
• 腾讯数据中心技术研发方向
新能源
电池革新 busbar
电力 系统
制冷 系统
空气处理 置顶空调
管理系统
基础设施自动化管 理平台
• 冷电两连供-数据中心应用方案
2013年2月25日《上海市 天然气分布式供能系统和
燃气空调发展专项扶持办 法》
中国天然气所占比例5%左右
2013年7月18日国家发展 改革委向各省直辖市自治 区政府及主要的电力企业 下发了（关于印发《分布 式发电管理暂行办法》的 通知》(发改能源 [2013]1381号)
风冷、封闭冷通道（南）
2013.06
HVDC技术
此HVDC技术应用在南方，制冷为风冷方式年平均在1.4左右
高压直流技术运营优势
高压直流 优势
自动休眠，效率更高 拓扑简单，可靠性提高
运维便利，容错热拔插
7/19/2014
像更换硬盘一样运维
腾讯数据中心微模块创新
• 腾讯数据中心微模块创新
工业化 标准化 产品化
• 腾讯数据中心配电复合创新
传统配电模式
高压直流配电模式
在不降低数据中心可靠性情况下，精简数据中心配电架构。
• 腾讯数据中心配电复合创新
低成本高可靠方案（2N备份Tier3+可靠性等级） 服务器两电源分别接市电和高压直流，各带一半负载 市电+高压直流架构有一次简化配电架构，在可靠性满足的情况下实现96%效率。
复合创新-腾讯数据中心技术发展
前言-数据中心概述
数据中心-传统与新兴的交集
传
数
信
统
据
息
产
中
产
业
心
业
数据中心是信息产业的生产车间
数据中心涉及的十数个专业
电力
消防
制冷 …… 综合布线
复合传统及现代的十数个专业，而且还在持续复合
腾讯数据中心配电架构创新
高压直流技术的前身
高压直流240VDC电源，以其高可靠性的特点，广泛应用于电网关键设备（断路器开合）的控制。 我们对高压直流模块进行拓扑的改造，抑制先前大谐波等问题，用于数据中心配电主架构
平均水平。
高压直流运营实践-机房PUE
各种技术PUE展现：
1.8 1.7
1.6
1.5
1.4
1.3
1.2 2012.11
2013.01
风冷、无冷热通道（南） 水冷、市电+高压直流（南）
各种技术PUE值比较
2013.02
2013.03
2013.04
2013.05
水冷、封闭热通道（南） 水冷+水侧节能、封闭热通道（北）
• 冷电两连供-数据中心应用方案
燃气发电机+溴化锂制冷机，一方气可发近5度冷电
• 冷电两连供-数据中心应用方案
燃气发电机组为核心设备 的能源站
高温缸套水 高温排气
99°C
89°C 405°C
烟气热水混 合型吸收式 冰水机（加 补燃头）
2.5kPa≤P≤5 kPa
电力 备用 冰水机
12°C
冷水储 槽或环
高压直流运营实践-服务器故障率
北方机房案例：
1. HVDC自2011启用以来，运营稳定，HVDC系统未发生过运营故障。该机房
仅发生过1次因服务器电源模块故障导致的机架掉电。 2.HVDC机房网络设备运行稳定，未发生过网பைடு நூலகம்设备故障。
3.服务器故障率，统计自2012年10月至今的自动化平台数据，故障率低于全国
路
5°C
电力 5MW
燃气发电机组
市电
10 kV
天然气
IDC能源需求
机房制冷 7.6 MWth
电力 5.0 MW
• 冷电两连供-数据中心应用方案
需要改进： 工程量大 建设周期长
需经过一番复合创新方可适应数据中心的应用
去工程化， 脱离中国国情的工程之黄泛区
TMDC建设思路
基建与IT建设分离。 大楼主体及基础水电一次性建设完成，微模块则按需灵活部署（从到货到安装测试完成仅需4周） 。
• 腾讯数据中心微模块创新
产品化的方式，灵活应用在自建，运营商合建等模式 部署在蛇口，宝安，天津，以及坪山
腾讯数据中心方法论创立