数据中心未来供电技术发展浅析
数据中心供电系统现状和存在的问题

数据中心供电系统现状和存在的问题一、过度规划和生命周期成本问题1供电系统普遍存在过度规划和设备利用率低下的问题“一次到位”的方式规划采购供电设备。
在投入运行初期,预计负载量只是设计容量的30%,实际负载量又只是预计负载量的30%。
最初装机运行时,实际负载量仅为9%左右。
在第5年时预计负载量增加到设计容量的80%左右,而实际负载量只达到设计容量的28%。
2空间或占地面积的问题如何提高IT设备所占空间与其他基础设施所占空间的比例?基础设施所占据的空间大小变得愈来愈重要,不能直接产生利润的基础设施竟会比直接产生利润的IT设备所占用的空间还大。
3装配速度问题构建一个数据中心,要经历规划设计、施工建设、设备安装调试等全过程,用户必须提前6个月购买这些系统和设备。
若其中间环节稍有差迟,用户的启用时间就会被推迟。
通常情况下,数据中心的实际建设一般要9~18个月或更长的时间。
用户希望能够缩短从做出决定进行修建到实际建成并投入运行的时间。
4能源效率问题•供电系统的能耗(包括输入变压器、UPS系统、谐波治理、各级转换开关、线缆、各级配电等)占数据中心总能耗的22%左右,见本书第五部分第52个问题;•供电系统效率低的最重要的原因是供电设备容量利用率低下;•以UPS设备主机为例:满负荷时的标称效率可达92%,实际的输出容量仅是额定容量的60%,如果1+1冗余配置,实际的输出容量降到额定容量的30%,此时的UPS工作效率低于85%,所以一个复杂的供电系统的效率只有75%左右。
5服务费用问题因大型数据中心基础设施所具备的复杂性特征,其维护工作要求配备技术娴熟、经验丰富并经过高级培训的技术人员,因此,其服务费用居高不下。
随着系统使用年限的增加,用户的运营费用不断上升。
服务费用是按照设备的装机容量来报价的,即使用户实际只用到了UPS50%以下甚至只有10%的容量。
这是导致实际使用单位容量服务费高的主要原因。
6投资风险问题•对未来业务的不可知性,导致了对IT设备及电力基础设施投资的风险;•目前的电力基础设施需要大量投资,但没有可变通及灵活的退出策略;•许多用户都在试图寻求能够在项目启动失败时提供简单而经济的退出策略;•对于当前的基础设施的变动,要么技术上不可行,要么将需要一笔很大的开支,因为现有的数据中心基础设施并不能搬迁,而是需要重新购买。
数据中心机房节能分析

数据中心机房节能分析在当今数字化时代,数据中心机房成为了支撑各种信息技术服务的关键基础设施。
然而,随着数据中心规模的不断扩大,其能源消耗也日益增加,给环境和企业运营成本带来了巨大的压力。
因此,对数据中心机房进行节能分析具有重要的现实意义。
数据中心机房的能耗主要来自于服务器、存储设备、网络设备、空调制冷系统以及照明等方面。
其中,服务器和制冷系统是能耗的大头。
服务器在运行过程中会产生大量的热量,如果不能及时有效地散热,将会影响设备的性能和稳定性。
而制冷系统则需要消耗大量的电能来维持机房内的适宜温度和湿度。
为了降低数据中心机房的能耗,我们可以从多个方面入手。
首先是硬件设备的优化。
选择高效节能的服务器、存储设备和网络设备是关键。
例如,采用具有低功耗芯片的服务器,能够在保证性能的前提下降低能耗。
此外,合理规划设备的布局也有助于提高散热效率,减少制冷系统的负担。
空调制冷系统的节能是另一个重要方面。
传统的空调制冷方式往往效率低下,能耗较高。
可以考虑采用新型的制冷技术,如自然冷却、液冷技术等。
自然冷却利用室外低温空气来降低机房内的温度,在适宜的气候条件下能够显著降低制冷能耗。
液冷技术则通过将冷却液直接与发热部件接触,能够更高效地带走热量,提高散热效果。
电源管理也是节能的重要环节。
采用高效的电源供应单元(PSU)可以提高电源转换效率,减少电能损耗。
同时,合理配置不间断电源(UPS)系统,避免过度配置导致的能源浪费。
除了硬件方面的改进,软件优化也能为节能做出贡献。
通过虚拟化技术,可以将多个物理服务器整合为一个虚拟服务器群,提高服务器的利用率,减少服务器的数量,从而降低能耗。
优化数据中心的工作负载,合理分配资源,避免部分设备过度负载而其他设备闲置的情况,也能够提高能源利用效率。
机房的环境管理同样不容忽视。
保持机房的良好密封,减少冷热空气的混合,能够提高制冷效果。
合理控制机房的温度和湿度范围,避免过度制冷或加湿,也能节约能源。
浅谈数据中心供配电架构系统

浅谈数据中心供配电架构系统摘要:随着社会经济的不断发展,信息数据技术也在飞速发展,数据中心的建设也在紧跟着社会的发展,在进行创新和发展。
数据中心是在一个固定的物理空间内对数据进行分析处理等一系列的操作,并将分析结果进行存储和传输,这就要求数据中心必须要有稳定的供配电架构系统,要保证供电的可靠性和高容量性。
数据中心的供电系统对整个中心的正常运行非常重要,文章对数据中心进行了简单的介绍,着重介绍了数据中心的供配电架构系统。
关键词:数据中心;配电架构系统;需求前言我国经济社会在迅速发展的过程中也在不断的推进信息化的进程,数据信息在人们的日常生活中发挥着非常重要的作用,所以建立数据中心是非常有必要的。
在数据中心正常运行的过程中,需要保证配电系统的稳定性,避免因为供电异常而导致数据丢失或分析出错等问题出现,同时由于供电异常,有可能使整个数据中心面对着巨大的损失,所以供电系统的可靠性和稳定性对于数据中心非常重要。
同时,在数据中心的运行过程中,单就耗电来说,已经给环境保护带来了很大的压力,所以供电架构系统在设计过程中,也应该适当考虑如何减少能耗,以尽量的减少对能源的消耗,达到低碳节能的目的。
1 数据中心的设计理念在确定项目的最终位置前,应当充分考虑所建数据中心的作用,对于不同的数据中心,有不同的服务对象,在设计过程中需要考虑的因素也不尽相同。
在选址方面,应该以保证中心的安全为第一要义,同时还要考虑到供电系统的安置,要充分的保障机房的安全性,尽量避开可能发生洪水的部位,同时也要与主干道有一定的距离,在保证安全可靠的同时减少影响中心工作的声音。
环境因素对于数据中心的影响非常大,所以在选址过程中一定要注重对于目的地的考察,提前充分的了解当地情况,以便于能够更好的服务于数据中心。
在数据中心的设计过程中,一定要保障中心的基础设施建设,能够做到持续稳定的供电,以维持一些计算设备的运行状态不间断。
在数据中心的电力系统设计过程中,可以将新疆日照时间长这一优势充分利用起来,将太阳能发电融入到电力系统的设计中,以减少对能源的消耗,但必须要保证整个供电架构系统的稳定性,这对数据中心得正常运行至关重要。
数据中心电源技术的应用及发展研究

TECHNOLOGY AND INFORMATION数据中心电源技术的应用及发展研究孙发杰 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 广东 广州 510663摘 要 电源技术是数据中心稳定运行的重要工具,有必要对这方面进行深入研究。
本文将数据中心电源技术作为研究对象,简单叙述其应用价值,从UPS技术、HVDC技术、高压直流技术3个方面,详细分析数据中心电源技术的具体应用,整理数据中心电源技术未来的发展方向,旨在为更多数据中心管理单位提供技术指导,提升电源技术的应用质量,为数据中心安全高效运营提供技术帮助。
关键词 数据中心;电源技术;技术应用Research on Application and Development of Data Center Power Supply TechnologySun Fa-jieChina Energy Engineering Group Guangdong Electric Power Design Institute Co., Ltd., Guangzhou 510663, Guangdong Province, ChinaAbstract Power supply technology is an important tool for the stable operation of data centers, and it is necessary to conduct in-depth research on this aspect. This paper takes data center power supply technology as the research object, briefly describes its application value, analyzes the specific application of data center power supply technology in detail from three aspects: UPS technology, HVDC technology and high-voltage DC technology, and sorts out the future development direction of data center power supply technology, aiming to provide technical guidance for more data center management units, improve the application quality of power supply technology, and provide technical help for the safe and efficient operation of data centers.Key words data center; power supply technology; technology application引言数据中心是海量数据存储、开发的重要场景,需要保证持续的稳定供电,避免因断电出现信息丢失,影响数据中心后续正常运营。
智慧能源站数据中心高可靠性供电方案研究

智慧能源站数据中心高可靠性供电方案研究【摘要】智慧能源站数据中心作为信息化时代的重要基础设施,其供电方案的高可靠性至关重要。
本文针对智慧能源站数据中心的供电方案展开研究,首先介绍了电力系统设计的基本原则,然后针对不同场景分析了供电方案的选择与优化,包括备用电源系统和电池系统的设计。
接着,着重对不同供电方案的高可靠性进行比较分析,探讨其优劣之处。
结合实际情况对供电方案的优劣进行了深入分析并展望了未来的发展方向。
通过本文的研究,可以为智慧能源站数据中心的供电方案提供有益的借鉴与参考,提高其供电系统的可靠性和稳定性。
【关键词】智慧能源站、数据中心、高可靠性、供电方案、研究背景、研究意义、电力系统设计、备用电源系统、电池系统设计、比较分析、方案优劣分析、未来展望。
1. 引言1.1 研究背景智慧能源站数据中心作为未来技术发展的重要载体,其稳定可靠的供电方案对于保障系统运行的持续性具有至关重要的意义。
在传统的电力系统设计中,数据中心供电存在着一定的不足之处,比如过载、短路等问题,这些问题可能会导致供电中断,进而影响数据中心的正常运行。
研究数据中心高可靠性供电方案成为当前亟待解决的问题之一。
通过采用先进的电力系统设计和备用电源系统,以及合理的电池系统设计,可以提高数据中心供电的可靠性,保障系统的稳定运行。
本文将重点研究智慧能源站数据中心高可靠性供电方案,探讨其在实际应用中的优劣势,并对未来可能的发展方向进行展望。
的探讨将有助于更好地理解问题的现状和解决方案的必要性。
1.2 研究意义在当今信息化社会,数据中心作为支撑互联网和大数据发展的核心基础设施,其供电系统的可靠性至关重要。
数据中心的高可靠性供电方案不仅关乎数据中心的正常运行,还直接影响到用户的数据安全和服务质量。
研究智能能源站数据中心高可靠性供电方案具有重要的意义。
通过深入研究数据中心供电系统设计、供电方案研究、备用电源系统设计和电池系统设计等方面,可以为数据中心的供电系统提供更为科学、有效的设计方案,提高供电系统的可靠性和稳定性,保障数据中心的持续运行。
2024年数据中心母线市场发展现状

数据中心母线市场发展现状引言数据中心是现代信息技术应用的重要基础设施,扮演着存储、处理和传输海量数据的重要角色。
而母线作为数据中心电力供应和分配的关键组成部分,在数据中心的可靠性和稳定性方面起着至关重要的作用。
本文将对数据中心母线市场的发展现状进行详细分析。
1. 数据中心母线市场概述数据中心母线市场是随着数据中心规模和复杂程度的不断扩大而逐渐兴起的。
母线作为电力系统的关键连接器,负责将电能从电源传递到各个设备和服务器中。
随着数据中心的规模不断扩大,传统的电缆布线方式已经无法满足高能效、高可靠和高密度的需求,因此母线系统应运而生。
2. 数据中心母线技术发展趋势2.1 母线材料及技术随着数据中心功耗的不断增加,母线的导电性能和散热性能成为关键因素。
当前主流的母线材料包括铜、铝和铜/铝复合材料。
铜作为传统的母线材料具有良好的导电性能,但铝具有更轻的重量和更低的成本。
因此,铜/铝复合材料已成为新一代的母线技术发展趋势。
2.2 母线布线方式在母线系统布线方式方面,传统的母线布线方式主要包括舒适布线和横向布线。
然而,随着数据中心的高密度发展,这两种布线方式已经无法满足需求。
因此,新型的布线方式如垂直母线和侧向母线逐渐兴起,并成为数据中心母线技术的新趋势。
3. 数据中心母线市场发展现状3.1 市场规模数据中心母线市场的规模与数据中心的扩张直接相关。
根据市场研究机构的数据,预计未来几年内,数据中心行业将保持高速增长,这将进一步推动母线市场的发展。
3.2 市场竞争格局目前,数据中心母线市场竞争激烈,主要厂商包括ABB、施耐德电气、埃特木达等。
这些厂商凭借其技术实力和市场份额在市场中占据主导地位。
此外,新兴的本地企业也在不断涌现,加剧了市场的竞争格局。
3.3 市场发展趋势•高能效和高可靠性:随着能源问题的凸显,数据中心母线市场对高能效和高可靠性的需求不断增加。
•模块化设计:模块化的母线设计可以满足数据中心在规模和布局上的灵活需求。
智慧能源站数据中心高可靠性供电方案研究

智慧能源站数据中心高可靠性供电方案研究1. 引言1.1 背景介绍智慧能源站数据中心作为信息社会的基础设施之一,其稳定可靠的供电是保障数据中心正常运行的关键因素之一。
随着云计算、大数据、人工智能等新兴技术的快速发展,数据中心对供电可靠性的要求越来越高。
传统的供电方案往往存在单点故障、能源浪费等问题,难以满足数据中心高可靠性供电的需求。
为解决这一问题,智慧能源站的出现为数据中心的供电提供了全新思路。
智慧能源站利用先进的物联网、云计算技术,实现了对供电设备的智能监控和管理,提高了供电系统的可靠性和灵活性。
智慧能源站还能实现能源的高效利用,降低能源消耗,为数据中心的可持续发展提供了坚实的保障。
本文将对数据中心高可靠性供电方案进行研究,分析智慧能源站在数据中心供电中的应用,并探讨高可靠性供电方案的设计与实施策略。
通过对供电方案的效果评估,总结研究成果,展望未来研究方向,为数据中心的可靠供电提供新的思路与方法。
1.2 研究意义数据中心是现代社会中不可或缺的基础设施之一,其承载着大量的信息数据和网络通信任务。
而数据中心的稳定供电是保障其正常运行的关键因素之一。
随着智慧能源站技术的发展,利用智慧能源站为数据中心提供高可靠性供电方案成为一个备受关注的研究方向。
研究智慧能源站数据中心高可靠性供电方案的意义在于提高数据中心的稳定性和可靠性,降低其运行中断的风险,保障数据安全和服务质量。
通过研究,可以针对数据中心供电过程中可能出现的问题提出有效的解决方案,改善数据中心的运行效率和能源利用率,降低能源消耗和运营成本,实现节能减排的目标。
研究高可靠性供电方案还可以为智慧能源站的应用提供实践经验和技术支持,推动智慧能源站在数据中心领域的进一步发展和应用。
研究智慧能源站数据中心高可靠性供电方案具有重要的现实意义和应用价值,对提升数据中心的运行安全性和可靠性,推动智慧能源站技术在数据中心领域的应用和推广具有重要意义。
【研究意义内容结束】2. 正文2.1 数据中心高可靠性供电方案的现状随着互联网和大数据时代的到来,数据中心的重要性日益凸显。
电力行业的市场未来几年的需求和发展趋势

电力行业的市场未来几年的需求和发展趋势随着当今社会对电力的需求不断增加,电力行业的市场也面临着许多机遇和挑战。
本文将探讨电力行业未来几年的需求和发展趋势,并分析该行业的关键问题和解决方案。
一、市场需求趋势1.1 增长需求随着全球人口的增加和新兴经济体的崛起,对电力的需求呈持续增长的态势。
未来几年,各国将加大城市化进程,推动基础设施建设,进一步提高电力需求。
1.2 新能源需求环保意识的增强和可再生能源技术的进步推动了对新能源的需求。
减少对传统燃煤发电的依赖,转向太阳能、风能和水能等新能源的开发和利用成为未来电力行业的发展趋势。
1.3 数据中心需求随着云计算和物联网的快速发展,数据中心的需求也呈爆炸式增长。
大型数据中心对电力供应的可靠性和稳定性提出了更高的要求,这将推动电力行业引入更先进的技术和解决方案。
二、发展趋势2.1 清洁能源的普及清洁能源的开发和利用将成为电力行业的主要发展方向。
政府支持和技术进步将促使清洁能源在电力生产中占据更大的比重,以减少环境污染和气候变化的影响。
2.2 智能电网的建设智能电网以其高效、可靠和可持续发展的特点受到广泛关注。
未来几年,智能电网的建设将成为电力行业的重要任务,通过数字化和自动化技术提高能源利用效率和供电质量。
2.3 能源储存技术的创新能源储存技术的创新将推动电力行业的发展。
目前,电池技术和储能设备的成本不断降低,未来几年将出现更多可靠高效的能源储存解决方案,提高可再生能源的利用率。
三、关键问题和解决方案3.1 供应稳定性随着电力需求的增加,供应的稳定性成为电力行业面临的重要问题。
加强电网建设、提高设备的可靠性和可扩展性,以及引入智能电网技术将有助于解决供应稳定性的问题。
3.2 能源生产的环境影响传统能源的生产和利用对环境造成严重影响。
发展清洁能源和采用更加环保的生产技术是解决环境问题的关键。
政府和企业应共同努力,加大对清洁能源的投资和研发力度。
3.3 能源安全和网络安全电力行业需要应对不断增长的网络安全威胁和对能源供应的潜在风险。
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数据中心未来供电技术发展浅析2014-06-09 17:14 李典林腾讯字号:T | T随着数据中心技术的发展以及降低运营成本和节能减排的需求,市电直供方案将在大型的互联网数据中心等场合的应用会越来越广泛,成为未来趋势。
AD: WOT2014课程推荐:实战MSA:用开源软件搭建微服务系统51CTO主办WOT全球软件技术峰会直减百元优惠活动抢票进行中!随着数据中心技术的大规模建设,以及更为关注能源利用效率,数据中心供电技术未来的发展方向一定是市电直供技术,在降低前提投资成本的同时,还通过高效率供电减少后期运营成本。
这里所说的高效率不仅仅是指电网侧到IT设备的供电路径高效率,而是一次能源侧到CPU等的整个能源路径上的高效率和绿色环保,虽然传统概念的PUE可能升高,但单位总能耗是降低的。
未来的总体发展趋势是高压/集中式/交流大UPS向低压/分布式/直流小UPS方向发展,由机房外集中式铅酸电池向IT机柜内分布式小(锂)电池等方向发展,从化石能源向绿色能源方向发展。
数据中心数据中心供电不间断的核心在于不间断电源及其电池技术,因此电池连接的位置也决定了不同的供电架构。
目前业界主流的备用电池电压从高到低分别有UPS的四百多伏,到直流电源的380V、240、及48V,甚至电池内嵌到IT设备内的12V等。
下图是目前业界在数据中心供电方面的主要技术方案,首先从集中式四百多伏铅酸电池的传统UPS,其次到标准服务器不用定制、240V电池直挂输出母线的240V高压直流技术,接着还有服务器采用定制48V或者380V输入电源的48V直流或者380V高压直流电池直挂技术,最后再到google等的12V电池直挂服务器主板输入方案。
电池越靠近末端服务器主板或者CPU,供电系统越为分散,相应的IT系统也更为分布式;电池越靠近末端,供电系统的定制化程度越高,普通用户规模开展的难度也越大;电池越靠近末端,对IT电源及电池的控制管理水平要求也越高。
最后,电池越靠近末端,从电网到CPU供电路径上的转换级数也相应减少,带来更高的转换效率,但可能在低压侧传输损耗又会增加。
因此,对比集中式和分布式、高压还是低压,选择不同的供电架构,会很大程度上影响供电系统可靠性、供电效率、造价成本等,还有技术、生态的成熟性以及应用灵活性等。
此外,随着电池技术的发展,以及风能、太阳能、燃料电池等绿色能源在数据中心内的引入,给数据中心带来更多的机遇和挑战。
从某种意义上说,数据中心不间断供电技术取决于电池技术的发展,电池的革新也会带来数据中心供电架构的变化,比如从传统的低密度铅酸电池到高能量密度锂电池技术的发展,就很可能把备份电池从电池室改放到IT机柜内。
同样的电池技术的发展,使得风能、太阳能等波动性绿色能源实现储能的可能,也将改变传统数据中心来自单一电网供电模式等。
这些更进一步的讨论这里不再展开,本文暂以业界用到的主流技术为主,通过梳理粗浅分析,抛砖引玉,以便大家可以更为深入的探讨未来数据中心供电技术的发展方向。
一、380V的高压直流系统1.1 传统的380V直流暂时没有市场380V高压直流技术在国内外已经开展了很多年了,也有很多研究和标准等,虽然较传统的UPS及48V通信电源系统有很多优势,但涉及IT设备电源的定制以及直流供配电等配套的跟进,截至目前开展的应用规模都很小,基本停留在实验室试点阶段。
数据中心内部的设备复杂多样,从主要的服务器设备到相对少量的网络设备,以及消防、弱电、照明等等,涉及很多行业及不同供应商,如果仅仅为了适应380V直流供电,数据中心内的全部设备都要定制,那么带来的成本增加及开展难度就足以抵消了其节能利好,不管是在数据中心租赁方难以推广,在用户侧也无法接受,因此截至目前业界开展的380V高压直流项目规模都很小,示范意义大于实际节能收益。
1.2 380V高压直流在未来新能源方面存在一定应用空间随着太阳能、风能及燃料电池等绿色能源的发展,这些分布式供电可能在未来会推进380V高压直流电源技术的发展。
因为大部分的分布式清洁能源通常都是波动性的,需要先整流稳压并电池储能后才可以直接用于数据中心供电。
而传统的48V电源系统因为电压较低,传输损耗及线缆投资较大,不适合于较大规模的分布式能源使用,而相对而言380V高压直流系统在这方面有较大优势。
在IT设备侧,可以由DC/DC变换器直接将380V高压直流降压到12V或5V甚至更低电压,减少了电源内部AC/DC整流环节,整个供电路经上效率较高,很可能是未来的发展趋势。
但同样涉及IT设备电源的定制,以及依赖电池储能技术的发展,短期内仍无法规模开展。
二、基本不用定制的240V直流针对380V高压直流技术技术不够成熟,且需要定制IT设备电源等问题,目前在国内大规模应用的240V高压直流技术很好的解决了380V高压直流的这些问题。
源于220V电力电源技术和48V通信电源技术的240V高压直流,具有较为成熟的技术及生态积累,以及绝大多数的IT设备不用任何改造,可直接由240V高压直流直接供电。
此外240V高压直流技术有高达96%的高效率、智能节能休眠、高可靠性、热插拔易维护等特性,这些优点大大普及了240V高压直流技术在国内的开展实用,截至目前,全国已经有近10万台以上IT设备运行在240V高压直流下。
2.1 AC+240V HVDC 50%+50%目前业界以腾讯为首等互联网公司提出的基于240V高压直流技术衍生出来的市电+240V高压直流供电架构,正进一步改变传统UPS等靠硬件多重冗余来保障可靠性的高投入低能效模式。
对于目前大多数的双电源服务器,可以采用如上图所示的采用一路市电直供,另外一路来自240V高压直流的供电架构。
服务器电源内部自动均流,市电和240V高压直流各承担一半负载。
由于市电直供支路可以达到近100%的供电效率,而240V高压直流供电具有的节能休眠控制策略可使其效率可在全负载范围内达到94%-96%,这样均分负载情况下的综合供电效率高达97%-98%,比传统的UPS供电架构效率高出很多,在保证2N供电可靠基础上还实现了准市电直供技术的高效率。
当然,对于少量的单电源服务器,可以直接挂接在240V高压直流支路上。
2.2 AC+240V HVDC 100%+0% 服务器主从模式在前面市电+240V高压直流数据中心侧不用任何变化,如果能在服务器的电源上做些主从设置,或者目前部分厂家的服务器具备支持休眠一个电源的功能,那么这种主从模式下,市电主供、高压直流系统休眠后备,综合供电效率更是高达99%,实现数据中心供电系统的超高效率。
实现服务器电源主从模式的方式很多,如下采用腾讯专利的服务器电源调压技术可以通过电源硬件上的微调,即可实现可靠的主从工作及故障切换等,开展起来非常容易。
当然也可以通过更为高级的软件控制等策略实现双电源工作在主从模式下,这里不再展开说明。
采用主从模式工作下的服务器,由于从电源在市电正常的时候基本不带载,因此高压直流系统可以只是个容量很小的充电器,大大节省了240V高压直流电源系统的投资及空间占用,可以是电源和电池一体柜的简单电池柜设计。
市电正常情况下,市电几乎承担绝全部负载,同时对电池充电备用,实现99%的供电效率。
当市电停电的时,电池瞬间承担起全部IT负载,直至柴油发电机起来带起整个数据中心负载,电池逐步退出并重新被充满,继续等待下一次停电发生。
采用240V高压直流技术可以比传统供电方案实现高效率,甚至实现近100%的市电直供,但其双电源配置(当然也可以类似facebook采用市电+240V高压直流的单模块双输入电源设计降低成本)以及高压电池等仍不是很完美方案,仍属于过渡技术,将会被新的更好技术取代。
三、现有12V的市电直供应用情况:3.1 google的12V分布式UPSGoogle的12V挂电池方案采用分布式电源加分布式电池作掉电备份,原理是每个服务器带一个电源并配一个铅酸电池,市电正常时候市电直接给设备供电并给电池充满电,市电中断时候电池放电备份几分钟,直至柴发起来继续供电。
有两个显著特点:1、电源产自中国,输出参数为13.65V &20.5A,这个服务器的总输出功率不会超过250w。
有趣的是这个电池接入开关电源,那么开关电源当成一个UPS看也不为过,就是一个13.65v输出的ups,不会比市面上几百块钱最低档次的UPS更贵。
2、关于电池,免维护铅酸蓄电池无疑,从公开的资料上其容量只有3.2ah,充其量只能够维持3、4分钟以内的服务器掉电保护时间。
该方案的核心技术是电池管理及切换控制,原理如下图所示,实现供电效率达到99.99%。
3.2 微软的12V BBU集中式市电直供方案下图是微软的12V电池BBU集中式市电直供方案,微软在2010年推出该ITPAC的机柜服务器供电方案,从概念图上看机柜采用集中电源供电,并在12V母排集中挂锂电池备份方案。
分为上半区和下半区单独供电,单机柜达到18.6KW功率给96台服务器供电。
选用的4.5KW服务器电源也是高效率的电源模块,通过12V集中母排给服务器子机单元供电。
市电正常时候直接给设备供电,市电中断情况下,靠锂电池短时间放电过渡,直至柴发起来承担全部负载。
3.3 随着功率增加,12V将不再适合于数据中心从前面的两个案例可以看出,不管是google的12V带电池分布式小UPS供电方案,还是微软的12V锂电池BBU半集中式供电方案,都实现了市电直供近100%的供电效率。
但12V电池要么直接挂在IT设备内,要么就安装在服务器机柜内,主要的目的都是为了尽量减少12V低压供电的传输损耗。
谷歌12V分布式供电虽然12V传输损耗较小,但电源和电池数量大/成本高/电源负载率低效率会偏低;而微软的12V集中式供电的电源和电池数量少/成本稍低/负载率高电源效率高,但12V传输损耗大,都存在一定不足。
随着业界IT机柜功率的不断增加,以及对能效的更高要求,12V低压传输损耗及成本会成为严重限制。
举个简单例子,对于12KW的机柜,如果采用12V集中单母线供电,那么供电电流可以高达1000安培,假设电源框和母线等的接触电阻为1毫欧,光接触电阻的损耗也会高达1KW,还没算铜排上的大电流传输损耗及电源插框的电源转换效率损耗,总计高达3、4千瓦。
而采用较高电压的48V供电方案,则可以大大降低传输及接触电阻损耗,且48V电源的效率也比12V电源的效率高2%以上,如下图的两者损耗分析对比。
采用12V集中供电方案,机柜的总功率不宜超过6-8KW,如果超过10KW 以上,传输及接触电阻损耗就会很大。
而采用48V供电方案则没有这个问题,整机柜的总功率可以高达30KW以上,传输及接触损耗都可以控制较小。
当然采用类似前面微软的做法,将总功率分散在两个甚至更多的电源插框中可以减少母线电流,但仍会带来更多电源插框占用宝贵机柜空间,以及更多电源和电池带来更大投资成本等问题。