国内外数据中心分布式供电模式介绍
国外机房供电模式不如国内的？对比一下就知道了
前言：
没有对比就没有伤害，这句话是针对一切同等事物，列如我们的数据中心机房，现代的数据中心中都包括大量的计算机，对于这种场所的电力供应，都要求供电系统必须在所有的时间都有效，随着市场经济的不断发展，我国科学技术也获得了较大的发展空间，计算机技术的发展在促进社会和经济发展方面，发挥了重要的作用，相关数据显示，企业生成的关键数据正以52%的复合年均增长率不断攀升，因此企业数据中心的规模越来越大，下面看看数据中心供电现状及国内外数据中心机房供电方式对比。
国内外数据中心供电现状
数据中心采用大容量UPS系统集成供电
下面是国外数据中心发展情况
下面是国内数据中心发展情况
国外数据中心机房多种经济型供电方式
国内数据中心分布式供电模式
国内外分布式供电模式应用分析。
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。
分布式供能数据中心解决方案
分布式供能数据中心解决方案分布式供能数据中心解决方案：1·引言：1·1 目的：本文档旨在提供一个全面细致的分布式供能数据中心解决方案，帮助组织和企业了解如何构建和运营这样的数据中心。
1·2 背景：分布式供能数据中心是一种更可持续和高效的解决方案，利用多个能源来源和能源管理技术，实现数据中心的供能自给，并提供稳定可靠的能源供应。
2·分布式供能数据中心的概念和原理：2·1 定义：分布式供能数据中心是指将能源设备和管理系统分散安装在多个地点，并通过智能控制和协调实现对数据中心供能的管理和优化。
2·2 原理：利用可再生能源、储能技术、能源管理系统和智能控制系统，将能源供给与需求进行匹配和优化，以满足数据中心的能源需求，实现高效可持续的运行。
3·设计和构建分布式供能数据中心：3·1 布局设计：根据数据中心的规模和能源布局，选择合适的地点和能源安装位置，并考虑将各个组件连接起来的方式。
3·2 能源设备选择：根据数据中心的能源需求和可用的能源资源，选择适合的能源设备，包括太阳能光伏板、风力发电机和能量储存设备等。
3·3 能源管理系统：实现对分布式供能设备的控制和监测，包括能源采集、能源转换和能源分配等功能。
3·4 智能控制系统：通过数据分析和预测，实现对数据中心能源的优化控制，并与数据中心管理系统进行集成。
4·运维和优化分布式供能数据中心：4·1 监控和维护：对分布式供能设备进行实时监控，及时识别和处理能源故障，确保数据中心的持续供能和运行稳定。
4·2 数据分析和优化：通过收集和分析能源数据，识别潜在的能源优化机会，并采取相应的措施提高能源利用效率。
4·3 系统更新和升级：随着技术的发展和能源环境的变化，定期更新和升级分布式供能数据中心的硬件和软件系统，以保持其可靠性和竞争力。
分布式能源在数据中心的应用
04
分布式能源在数据中心的 应用案例
案例一：某互联网公司的分布式能源应用
背景介绍
随着互联网公司的业务快速发展，数据中心能耗问题日益突出， 该公司决定采用分布式能源技术提高能源利用效率。
技术方案
该公司采用了以太阳能、风能为主的分布式能源供应方案，同时 配置了储能系统以实现能源的稳定供应。
实施效果
通过分布式能源技术，该数据中心实现了能源利用效率的提高， 同时减少了碳排放，实现了环保和节能的双赢。
分布式能源的种类
分布式能源主要包括以下几种类型
地热能：利用地热资源产生热能或电能 ，适用于数据中心等需要大量热能或电 能供应的场所。
生物质能：利用生物质燃料产生热能或 电能，适用于数据中心等需要大量热能 或电能供应的场所。
太阳能：利用太阳能电池板将太阳能转 化为电能，适用于数据中心等需要大量 电力供应的场所。
案例三：某金融公司的分布式能源应用
背景介绍
金融公司为了提高其数据中心的能效和可靠性，同时满足绿色环 保要求，决定采用分布式能源技术。
技术方案
该公司采用了以地热能、电力为主的分布式能源供应方案，同时 配置了储能系统以实现能源的稳定供应。
实施效果
通过分布式能源技术，该数据中心实现了能源的高效利用，提高了 数据中心的能效和可靠性，同时满足了绿色环保要求。
05
分布式能源在数据中心的 应用前景与挑战
分布式能源在数据中心的应用前景
能源成本降低
利用分布式能源，如太阳能、风能等可再生能源， 可以降低数据中心的能源成本，提高能源效率。
提高供电可靠性
分布式能源可以作为备用电源，提高数据中心的供 电可靠性，减少对传统电网的依赖。
实现能源可持续发展
分布式供电方案
分布式供电方案随着电力需求的不断增长和能源的紧缺，传统的集中供电方式已经无法满足人们的需求。
分布式供电方案作为一种高效、可靠的能源供应方式，正在逐渐受到人们的关注和重视。
本文将介绍分布式供电的概念、原理及应用，以及其在能源行业中的前景和挑战。
一、分布式供电的概念分布式供电是指将能源供应系统分散到不同地点，由多个小型能源发电装置分别供给相邻或近邻的负荷。
与传统的集中供电方式相比，分布式供电具有更高的灵活性和可靠性。
它能够减少电能输送距离，降低输电损耗，提高电网的稳定性和鲁棒性。
二、分布式供电的原理分布式供电系统通常由多个小型能源发电装置组成，如太阳能电池板、风力发电机、小型燃气发电机等。
这些发电装置通过电网与负荷相连接，可以灵活地供应相邻或近邻的电力需求。
同时，分布式供电系统可以与传统的集中供电系统相结合，通过能源管理系统进行协调和控制，实现能源的优化配置。
三、分布式供电的应用1. 住宅区和工业园区：在大型住宅区和工业园区中，分布式供电可以有效地减少供电输送距离，提高电网的稳定性和可靠性。
通过在建筑物屋顶安装太阳能电池板或风力发电机，可以为用户提供清洁、可再生的能源。
2. 农村地区和偏远地区：在农村地区和偏远地区，传统的集中供电方式通常难以实现。
分布式供电可以通过小型燃气发电机或太阳能电池板解决能源供应问题，为农村地区和偏远地区提供稳定的电力供应。
3. 新能源电站：分布式供电可以帮助新能源电站优化能源配置和电力输送。
通过将电能生成分散到多个地点，可以降低输电损耗和电力负荷峰值，提高能源利用率。
四、分布式供电在能源行业中的前景和挑战分布式供电作为一种高效、可靠的能源供应方式，具有很大的发展潜力。
它可以提高能源利用效率，减少能源消耗和排放，为用户提供清洁、可再生的能源。
然而，分布式供电也面临一些挑战。
其中包括技术和设备的成本、系统的可靠性和稳定性以及政策和法规的支持。
总结分布式供电作为一种高效、可靠的能源供应方式，正在逐渐受到人们的关注和重视。
数据中心供配电体系结构
数据中心耗电情况
数据中心耗电情况： 耗电量以“千瓦小时（KWH）”为单位，俗称
“度”。1千瓦的用电设备使用时间一小时，消耗的电 功率为“1千瓦小时”即一度电。
三相电有功功率：P=1.732(根号3)×U×I×cosΦ
（功率因数0.83）
功率(瓦特)=电压（伏特）Х电流（安培）。这个公 式对于直流（DC）电路是正确的，但是对于交流（AC） 则并不是很精确，而我们几乎所有的数据中心都用交 流电。但是其误差对于如今的计算机硬件来说都显得 微不足道，所以我们可以粗劣的估算一下，以供参考。 UPS负载功率还有一项显示的就是以KVA为单位的功率 值，比上面UPS监测计算以KW为单位的要高。如，同一 相负载为3KW对应4KVA。
数据中心的供电能耗
数据中心供电能耗概述
随着电子信息系统机房IT设备高度的集成化，其 能源效率偏差以及机房散热量日渐增高的现象开始受 到了人们关注。
据美国电力转换公司的统计数据显示，数据中心 的冷却成本大约占总能源账单的50%。由于数据中心 机房内气流不适当，用于冷却的冷空气有60%都浪费 了；数据中心的过度冷却（overcooling）差不多达到 实际需求的2倍，目前多数IDC机房存在过度冷却问题， 相应的机房空调机组耗能也比设计工况增加耗电50% 以上，最终造成机房居高不下的高额运行费用。
照明系统 照明分类：机房照明除正常工作照明外，还包括应
急照明（备用照明、疏散照明和安全照明）和值班照 明。主机房照度大于500LX，应急照度大于50LX。当市 电断开时，应急照明与正常照明自动切换。
勒克司(lux,lx) 照度的单位。等于1流明(lumen)的光通 量(Luminous flux)均匀照在1平方米表面上所产生的照 度。
பைடு நூலகம்
数据中心设计中的六种电力供应模式
数据中心设计中的六种电力供应模式数据中心是企业、组织和机构中必不可少的设施，它提供着储存、处理和传输数据的基础设施。
随着科技的不断发展，对于数据中心的要求也越来越高，包括数据中心的安全性、灵活性、可靠性和可扩展性等等。
而其中最为重要的一点则是电力供应的可靠性与稳定性。
为了保障数据中心的正常运作，需要在设计电力供应时采取一定的措施。
下面将介绍六种电力供应模式，以及它们的适用场景。
1. 单电源供电模式单电源供电模式是指在数据中心中只有一个电源供应的模式，这种模式通常会比较便宜，但是安全性会受到一定的影响。
在使用单一电源的情况时，如果发生了电源宕机，那么整个数据中心的供电就会中断，会影响数据的正常运作。
因此，单电源供电模式适用于一些对电力稳定性要求不高、设备要求不高的中小型企业。
2. 双电源供电模式双电源供电模式是指在数据中心中配备两个不同的电源供应，以此来保证电力供应的可靠性。
如果其中一个电源宕机时，另一个电源就能够顶上来，确保数据中心的正常运行。
双电源供电模式可以保证数据中心的安全性，它的成本相对单电源供电模式会更高一些。
在一些对业务稳定性、数据保障度要求高的大型企业和组织中使用比较多。
3. 双馈线供电模式双馈线供电模式是指在数据中心的输入侧设计两个不同的馈线，在每个馈线上都有不同的电源。
该模式的使用可以更好地保证数据中心的可用性和灵活性。
双馈线供电模式的应用不仅可以确保数据中心的安全性，还可以提高灵活性，使得设备能够根据不同的需求通过相应的馈线获得不同的能量。
4. 带电接地保护供电模式带电接地保护供电模式是指在保证电力供应可靠性的基础上，通过对设备进行带电接地保护来保证工作人员的个人安全。
该模式可以有效地预防事故的发生，从而对保证数据中心的连续稳定运作有着重要的意义。
5. 模块化供电模式模块化供电模式是指将数据中心的电源单元进行模块化设计，实现设备的集成和规模的快速扩展。
模块化供电模式对用户提供了更好的服务，同时降低了维护的成本。
新一代分布式供电系统(DPS)数据中心_北京明德
产品与方案
北京明德源能科技有限公司
新一代分布式供电系统（DPS） 数据中心
• 行业背景 • 公司介绍 • DPS产品与方案介绍 • 典型案例
IDC行业发展状况和趋势
1
2
3
需求持续稳定增长
• 维持每年25%左右增长 • 2021年国内IDC市场
规模约2500亿 • 5G/8K等技术持续驱动
采用DPS方案，可提高电源投资效益；
分布式供电（DPS）的优势-充分利用市电容量
• 新增机柜安装位置，超出原UPS覆盖范围； • 整体UPS系统容量难以充分利用 • 市电容量有余；
UPS-A： 45%/50%
9% 9% 9% 9% 9%
原有机柜（UPS供电）
9% 9%
新增机柜（DPS供电）
10kVA 变压器
• 行业背景 • 公司介绍 • DPS产品与方案介绍 • 典型案例
北京明德源能公司简介
业务
专业从事数据中心基础设施 研发、销售、服务为一体的
产品与解决方案提供商
理念
“卓越创新、优良品质、 及时交付、完美服务”
团队
公司核心团队均在相关领域有20年以 上丰富的实战经验，拥有业内顶尖的 研发队伍和专业的服务队伍
单相220Vac
>96%
10kVA~80kVA
10kw~100kw
240VDC
15~120
15~150
20
20
明德源能集群DPS-可选功能
柜级监控：
• 设备实时监控
− 实时监控设备的运行状态
• 电池性能管理 − SoC实时监测，支持充放电测试管理策略
− 电芯电压、温度实时采集，支持电池健康
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5 分布式供电模式应用分析
方式一：双路均分方式
14
服务器上有277Vac→12Vdc电源模块和 48Vdc→12Vdc电源模块二种
有市电时，市电直供回路和48V回路同 时输出 无市电时，48V电源的蓄电池回路输出
3 国外数据中心多种经济型供电方式
市电直供型数据中心
（二）交流市电直供/48V直流+蓄电池 机房级集中式大容量电源 双路输入方式（续）
（一）一路市电直供/一路UPS电+内置锂电池 机架级集中电源 双路输入方式
服务器接受220Vac电源电压
特
有市电时，以市电回路和UPS回路同时
点
输出
无市电时，机架式UPS内蓄电池逆变给 服务器供电
6kVA(4.8kW)/电源模块 240V/10AH 蓄电池
22
4 国内数据中心分布式供电模式介绍
分布式UPS供电的数据中心—分布式240V高压直流
X 分散了掉电风险 机柜级甚至服务器级分散供电，不会发生全机房所有DPS同时掉电的情况（除非 市电长时间停电）。（但单个机柜掉电风险仍然比较高）
X 快速建造数据中心 快速建造数据中心：机柜级甚至服务器级分散供电，在建好机柜的同时，DPS也 建设好，对快速响应前端突发客户需求有很大帮助。
X 减少一次性规模投资带了的资本沉淀 可以多期建造数据中心的电源系统，随用电负荷和带载机柜数量的增加逐步增加 DPS数量，减少像大型UPS系统一次性巨额资本投入，UPS容量长期闲置的浪费，
市电直供型数据中心
（一）一路市电直供/一路UPS电+外置大蓄电池 机房集中式大容量电源（续）
特 点
方式二：市电主供、UPS电备用的供电方式
市电主供、UPS电备用的供电方式
接UPS电的服务器电源模块输出直 流电压比市电供电的服务器电源 门口输出电压稍低一点，实现市 电优先输出
有市电时，市电主供、UPS电备用
（二）一路市电直供/一路高压直流+内置锂电池 机架级集中电源 双路输入方式
服务器接受220Vac和240Vdc电源电压
特
有市电时，以市电回路和240V回路同
点
时输出
无市电时，机架式240V内蓄电池给服 务器供电
5kW/电源模块 240V/10AH蓄电池
23
4 国内数据中心分布式供电模式介绍
分布式UPS供电的数据中心—分布式12V直流
Байду номын сангаас
3 国外数据中心多种经济型供电方式
4 国内数据中心分布式供电模式介绍
5
分布式供电模式应用分析
11
3 国外数据中心多种经济型供电方式
市电直供型数据中心
动机：为了获取更好的节能效果和投资回报，国外不少数据中心开始尝试各 种不同的市电直供方式。
（一）一路市电直供/一路UPS电+外置大蓄电池 机房集中式大容量电源 双路输入方式
美国弗吉尼亚洲亚马逊数据中心，服务器出现了技术问题，导致网络 延迟及链接错误，号称“云震云端大地震”。导致多个知名应用网站 出现大规模停止。
原因：网 络故障
2012年6 美国弗吉尼亚洲亚马逊数据中心 发生断电事件，市电电缆断了，二台 月14日 油机不能及时启动，UPS放光，所有服务器宕机。。
原因：电 源故障
此后，中国其他单位也陆续发布数据中心标准
4
1 数据中心供电现状
数据中心采用大容量UPS系统集中供电
维护集中方便 供电可靠性高
集中式 大UPS
抗负载波动能力强
规模效应好
小系统 中系统 大系统
100-200kVA 300-400kVA 600-800kVA
早期集中式大容量UPS 整机式 6脉/12脉整流 N+1机架式冗余
2012年中国电信集团节能减排专题培训班
国内外数据中心分布式供电模式介绍
赖世能 中国电信股份有限公司广州研究院 中国电信集团电源技术支撑中心
2012年9月6日 西安
提纲
1
数据中心供电现状
2
国内外数据中心发展情况
3 国外数据中心多种经济型供电方式
4 国内数据中心分布式供电模式介绍
5
分布式供电模式应用分析
服务器
12V电源 12V蓄电池 12V电源
服务器
12V电源 12V蓄电池 12V电源
特
有市电时，服务器内电源模块
点
277V→/12V变换电源给服务器供电
无市电时，服务器内12V蓄电池给服务 器供电
300W/电源模块 3.2AH/12V蓄电池
网络机柜 19
3 国外数据中心多种经济型供电方式
市电直供型数据中心
4.5kW/电源模块 3.2AH/12V蓄电池
18
3 国外数据中心多种经济型供电方式
市电直供型数据中心
（五）服务器进行277Vac→12Vdc直流转换+服务器蓄电池 服务器级分散电源 双路输入方式
277Vac 277Vac
服务器接受277Vac电源电压
服务器
12V电源 12V蓄电池 12V电源
2012年6 月29日
美国弗吉尼亚洲发生大面积断电事件，亚马逊数据中心市电停电，油 机无法启动；UPS放光，服务器宕机，大部分服务器在油机修复启动 后，回复工作，还有部分受其他控制系统影响，推迟3小时才恢复。
8
原因：电 源故障
2 国内外数据中心发展情况
国外大型数据中心供电可靠性不高的原因
Â国外大型数据中心供电可靠性并不高，可能还不如中国。
未来集中式大容量UPS
模块式 IGBT整流 N+x模块式冗余
5
提纲
1
数据中心供电现状
2
国内外数据中心发展情况
3 国外数据中心多种经济型供电方式
4 国内数据中心分布式供电模式介绍
5
分布式供电模式应用分析
6
2 国内外数据中心发展情况
国外数据中心发展特点
节能环保 运营成本低廉
追求最低PUE 追求最低TCO
T-X
17
3 国外数据中心多种经济型供电方式
市电直供型数据中心
（四）机架进行277Vac→12Vdc直流转换+服务器蓄电池 机架级半集中式电源 双路输入方式
服务器直接接受12Vdc电源电压
特
有市电时，机架上电源模块277V→12V
点
变换电源给服务器供电
无市电时，服务器内12V蓄电池给服务 器供电
普通级数据中心： 双路高压 N台油机 一套（N+1）UPS系统
UPS蓄电池后备时间30min 空调分散电源供电
1 0
代价：投 资大、周 期长、占 地多、浪 费大
每机柜综合造 价15-18万元
PUE≥ 建设期1 1.7 年以上
回报：可 靠性高、 维护水平 高、规模 效应好
提纲
1
数据中心供电现状
2
国内外数据中心发展情况
交流 电源
市电 277Vac 配电
12V
电源 服务器
模块
12V
UPS
电源
模块
~
-
277Vac
交流
-
~
12V
电源
蓄电池
特 点
方式一：双路均分供电方式
1 2
服务器上有277Vac→12Vdc电源模块
有市电时，市电直供回路和UPS回路同 时输出
无市电时，UPS回路的蓄电池经逆变器 输出
3 国外数据中心多种经济型供电方式
2009年12 美国弗吉尼亚洲亚马逊数据中心全停电，原因是重要配电器件故障。 月16日
原因：电 源故障
2011年8 月8日
欧洲都柏林亚马逊数据中心一个变压器因为雷击导致起火爆炸，连带 油机控制板PLC也损坏，油机无法启动导致停电。服务器停电45分钟， 但很多服务需要24小时才能恢复
原因：电 源故障
2011年4 月21日
3
数据中心停电故障屡屡发生 国外：亚马逊数据中心
国内：北京 上海 广州 深圳 长 沙……
1 数据中心供电现状
全国电信行业数据中心应对举措
2005年中国电信最早发布数据中心电源空调设计规范：
IDC分级管理
核 机柜功率≤4kVA
心 下送风气流组织 指
标 要
背靠背机柜排列
求 UPS双系统模式
UPS蓄电池后备时间60min
2
1 数据中心供电现状
数据中心供电可靠性定位
大型公共网站 重要托管客户
数据中心
灾备中心 企业数据中心
云中心
一般等级 高等级 最高等级
N+1单系统 2N独立双系统 2（N+1）独立双系统
理想与现实的矛盾，一直在折磨电信人
电力网大停电事件频频发生
国外：911事件 美加大停电 印度大停电
国内：深圳4.10大停电 惠州7.19大停 电……
无市电时，UPS电主供
13
3 国外数据中心多种经济型供电方式
市电直供型数据中心
（二）交流市电直供/48V直流+外置大蓄电池 机房级集中式大容量电源 双路输入方式
交流 电源
配电 277Vac 单元
交流 电源
48Vdc
~
48V直 流电源
48V蓄 电池
12V
电源 服务器
模块 12V
电源 模块
12V
特 点
某公司分布式UPS产品
UPS 供 电 回 路 接线端子
市电供电回路 接线端子
体积：4u高 重量：50kg
25
服务器
4 国内数据中心分布式供电模式介绍
分布式UPS供电的数据中心—分布式UPS的性能
具备6kVA（4.8kW）的UPS供 电能力