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案例詳情

淺談精密配電裝置在數據中心的應用

日期:2024-12-23 09:24
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摘要:隨著信息化的不斷發展,各種數字技術如互聯網、大數據、人工智能等獲得迅猛發展,并在應用中產生大量數據。數據中心是存儲、運算處理海量數據的實體,其規模不斷擴大。數據中心是新型基礎設施中的一項重要內容,各級政府一直都在思索如何實現其綠色化發展。在國家政策的引導下,經過多年的努力,綠色數據中心建設取得一定成效。文章主要分析了綠色數據中心的發展趨勢,以期更好地落實黨中央的各項要求,加快建設綠色數據中心。

張娟

安科瑞電氣股份有限公司  上海嘉定  201801

 

摘要:隨著信息化的不斷發展,各種數字技術如互聯網、大數據、人工智能等獲得迅猛發展,并在應用中產生大量數據。數據中心是存儲、運算處理海量數據的實體,其規模不斷擴大。數據中心是新型基礎設施中的一項重要內容,各級政府一直都在思索如何實現其綠色化發展。在國家政策的引導下,經過多年的努力,綠色數據中心建設取得一定成效。文章主要分析了綠色數據中心的發展趨勢,以期更好地落實黨中央的各項要求,加快建設綠色數據中心。

關鍵詞:數據中心;精密配電;絕緣監測;信息化

 

0引言

不管是個人數字信息、企業數據還是國家層面的**數據,都需要數據中心這一基礎設施進行連接與計算。當前,隨著科學技術的發展,人工智能、物聯網、云計算、5G移動通信等信息技術的出現,促使數據中心的需求較之前有明顯增加。研究發現,全球數據中心基礎設施的市場規模在2013年為284.4億美元,經過幾年的發展其規模獲得大幅度增長,在2018年就已經達到626.3億美元,其中我國從262.5億元增長到1210.4億元。數據中心的發展給整個社會帶來翻天覆地的變化,為此,人們需結合時代發展潮流,更好地分析問題,并在時代發展中明確方向,抓住機遇,更好地迎接各種技術性的挑戰與難題。

 

1數據中心的變化

1.1 單機柜功率密度高密化

傳統數據中心技術水平不高,初期建設規劃時不能充分考慮冗余度,單機柜功率密度控制在13kW。隨著互聯網技術的進一步發展、信息化時代的到來,數據中心的業務量極大增加,單機柜功率密度在新建數據中獲得大幅度的增長,已經達到410kW,甚至一些數據中心支持2030kW。為促進互聯網數據中心(InternetDataCenterIDC)單位面積產值的顯著提高,對于數據中心的技術人員而言,需要考慮的是將更多互聯網技術(InternetTechnologyIT)設備放置在相同空間內。機柜的高密度變化,相應地會給配電、暖通專業帶來很大的挑戰。在改造舊機房時,需全部拆除那些舊的配電、暖通設備,由此極易造成資源的嚴重浪費與運營成本的增加。

 

1.2 PUE值呈明顯下降趨勢

PUEPowerUsageEffectiveness,電源使用效率)這一數值越接近1,則表示數據中心綠化程度更高,這也是當前衡量一個中心能源效率的重要指標。我國電源使用效率平均值在2.02.5之間。鑒于國家在2010年對數據中心并未提出任何要求,這時的PUE值為3.02013年新建中心的平均PUE值為1.51.82018年,北京市政府公布《北京市新增產業的禁止和限制目錄》,這對于建設綠色節能數據中心至關重要,此時PUE值呈明顯下降趨勢。在全球能源日益緊張的情況下,為幫助數據中心實現可持續發展,就少不了政府的宏觀調控。

 

1.3 建設方式的改變

數據中心中的基礎建設工作本質是一項系統工程,**綜合性,以往在建造一棟樓宇時會配合供配電、空調、室內裝修、柴油發電系統等設施,不利于后期擴容,靈活性不足,改造成本高。當前,比較流行的建設方式為整體規劃、分步實施,結合業務發展情況真正做到隨用隨建,從而能夠高效地開展建設工作,降低經濟性、技術性貶值。

 

1.4 數據中心運營管理向智能化方向發展

物理上完成一座數據中心的建設以后,并不代表它的生命周期已經結束。其后的運維是數據中心得以發揮功能和作用的重要保障。傳統數據中心多借助人力來開展運維管理,研究表明,技術問題在導致數據中心故障的全部因素中僅占有很小的比例,而人為失誤大約占70%。當前,隨著人工智能技術的發展,在運營管理中會應用更多的機器人,以此可將人工操作替代下來,從而降低故障發生率。

 

2綠色數據中心的發展方向

2.1 小母線末端配電的廣泛應用

由于單機柜功率密度發展趨勢漸趨高密化,在后續改造中傳統列頭柜短板比較明顯。比如,很難實現列頭柜擴容、變更,使用過的電纜無法重復利用,缺乏靈活性。而根據機柜負載,一般可以靈活地分配小母線,如擴容、調相等,小母線只需調整對應插接箱即可,整體線路無須調整。再加上列頭柜通常會占用較大的空間,多個機柜都需要配備一個獨立的列頭柜,由此導致空間變得更加擁擠,而小母線具有一系列優點,如體積緊湊、占用空間小、走線簡潔且直觀,因此將其應用到大型數據中心可以節省很大的空間,也能夠創造可觀的經濟效益。同時,小母線的使用壽命為40年,明顯長于僅有1015年的列頭柜。經綜合研究對比可知,小母線能夠更好地應對機柜高密化的挑戰。當前,小母線尚未廣泛地應用到我國的數據中心中,這與建造成本這很大關系。隨著功率密度的提高,建造者需要充分考慮成本與運維的邊界性,*終做出合理選擇,而數據中心后50m的**解決方案就在于小母線。

 

2.2 綠色節能技術及其他技術不斷發展

綠色節能數據中心與我國綠色、可持續發展目標相符,因此在整個行業都在為實現綠色節能而努力。近年來,盡管其在制冷、傳熱學、材料科學等方面尚未取得顯著進展,但是PUE值明顯下降,這與一般邏輯不符,經深入探究發現,其與為實現節能而放寬了溫濕度環境標準有關。之前數據中心所要求的溫濕度范圍相對狹窄,而機械制冷極易升高PUE值,消耗大量能源。現如今,隨著環境要求的寬松,數據中心節能技術逐漸轉變為自然冷卻,機械制冷作為補充,由此極大降低了非IT設備能耗與PUE值。同時,多家互聯網企業也紛紛研制各種數據中心節能方案,如谷歌的海水冷卻IDC、雅虎的雞舍IDC、微軟的潛水艇IDC以及臉書的風墻IDC等。綠色節能技術層出不窮并獲得廣泛應用,而其他新技術依然處于研究階段,如高溫服務器、液冷散熱技術、余熱回收再利用等。基于此,人們需準確抓住歷史發展機遇,深入分析行業痛點,真正做到放眼于全世界,并制定切實可行的解決方案。

 

2.3工程建設實現快速部署

一些新興技術迅猛發展,如云計算、人工智能、大數據、5G移動通信等,由此極大增加了數據中心的業務需求,導致傳統數據中心的建設方式無法滿足時代發展需求。基于此,數據中心建設時可以選用模塊化、預制化、產品化的方式,其中模塊化數據中心所涉及的模塊比較多,且事先已經在工廠生產中調試好,然后只需在現場安裝即可,從而能夠實現快速部署并有效縮短工程時間。目前,這類建設方式深受互聯網巨頭的認可,紛紛投入使用,為此,供應商也需要適當做出調整,這對于加快產品的升級換代至關重要,還需準確地抓住發展節點。

 

 

2.4 AI與智能DCIM的有效應用

人工智能(ArtificialIntelligenceAI)是近幾年的年度熱詞,也是不同領域需深入研究的重要方向,猶如20世紀末電腦行業的興起。如何將新技術、場景深度融合起來,哪些場景能夠實現人工智能、數據中心的有效結合,是建設者們重點考慮的問題。人工智能的一個顯著的優勢就在于在某些方面能夠代替人工,避免或者降低因人為因素導致的故障,從單一重復性的勞動中解放人力。為此,人工智能與數據中心能夠創造許多場景,比如,利用安防系統,能夠幫助安保人員節省不必要的工作,如眼看、手摸、跑腿等,由此能夠極大提高該系統的智能化程度;在巡檢系統中利用巡檢機器來開展工作,如采集溫濕度數據、檢測可疑故障點等,不僅能夠高效地開展工作,且能夠進一步提升數據采集的準確度;在電力自動控制系統中利用人工智能技術,機器可以實現自主判斷,及時采取甩負載措施來解決潛在的過載現象,以此能夠更加可靠、穩定地運行重要負載;在數據中心中,利用智能數據中心基礎設施管理(DataCenterInfrastructureManagementDCIM)能夠有效實現上述場景。相信在不久的將來,數據中心借助人工智能,可以真正從圖紙走向現實。

 

2.5 設備布局、擴容工作進一步優化

當前,在一些地區所擬建的數據中心中,有的會對外提供托管服務(交換機、服務器)、存儲、運維、開發服務,這些都屬于PaaSIaaS類型,具體在建設這類數據中心時難免會出現一些問題,比如,用戶很難確定,導致無法及時確定數據中心的需求;即便一些用戶能夠進入園區,也會存在中途退出的情況。鑒于此,數據中心必須要具備一定的靈活應變能力與具有靈活的預案,以此才能確保機房建設標準、質量達標,滿足長期**使用的條件,且在信道、網絡中需預留出足夠的變動與冗余余地;在機房不間斷電源(UninterruptiblePowerSupplyUPS)、空調設備位置為新設備預留出足夠的擴充空間,或者站在整體角度制訂一系列切實可行的解決方案,從而結合實際需求做好設備布局、擴容工

作。

 

安科瑞列頭柜及監測產品介紹

隨著數據中心的迅猛發展,數據中心能耗問題也越來越突出,高效可靠的數據中心配電系統方案,是提高數據中心電能使用效率,降低設備能耗的有效方式。

AMC系列數據中心精密配電系統是針對數據機房末端設計的,能夠綜合cai集所有能源數據的智能系統,為交直流電源配電柜提供**的電參量信息,并可通過通訊將數據上傳到動環監控系統,實現對整個數據機房的實時監控和有效管理,為實現全方位綠色IDC提供可靠保證。

3.1精密配電管理解決方案

3.1.1交流系統

1)功能要求:

遙測:輸入分路的三相電壓、三相電流、有功功率、有功電度;輸出分路的單相電壓、單相電流、有功功率、有功電度;

遙信:輸入分路的過壓/欠壓,缺相,過流,輸入分路和輸出分路的開關狀態,具備電流、功率需用量分析和統計,實現電壓、電流、功率等參數的越限報警功能。

2)配置方案-示意圖

配置方案

多功能儀表       PZ72L-E4

電流互感器       AKH-0.66-30I-XXA/5A

3.1.2直流系統

1)功能要求

遙測:輸入分路的電壓、電流、功率、電度;

 

遙信:輸入分路的過壓/欠壓,輸入分路的熔絲狀態,具備電流、功率需用量分析和統計,實現電壓、電流、功率等參數的越限功能。

2)配置方案-示意圖

配置方案

多功能儀表          PZ72L-DE

 霍爾傳感器          AHKC-F-  XXA/5V

 開關電源            SBD-30  48V

 

3.2產品規格

說明:■為標配功能。

 

 

3.3配套附件

結語

當前,隨著5G移動通信技術的發展與不斷成熟,數字化浪潮接踵而至,數據傳輸速率較之前相比獲得顯著提升,而數據量增長速度迅猛,還會給數據中心帶來不小的壓力,能源消耗很大。當前,為更好地緩解因數據量增長而給數據中心運轉造成的壓力,需要加快建設數據中心,不斷降低運維成本,積極尋找節能化、綠色化發展道路。本文對數據中心的發展與變化情況進行分析,探索數據中心的發展方向,以期為更好地規劃建設綠色數據中心提供一定參考。

 

【參考文獻】

[1]喬卿丞.綠色數據中心發展趨勢分析.中國管理信息.2021-05-15.  

[2]黃劍.探討建設綠色數據中心成IDC產業發展潮流.中國新通.2020(14):66.

[3]安科瑞企業微電網設計與應用手冊.2020.6.

作者簡介張娟,女,本科,安科瑞電氣股份有限公司,主要研究方向為數據中心精密配電的設計與應用

滬公網安備 31011402005091號

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