數(shù)據(jù)中心機(jī)房供電解決方案

數(shù)據(jù)中心機(jī)房供電解決方案中國移動(dòng)正規(guī)劃建設(shè)多個(gè)集團(tuán)級和更多數(shù)量的省級數(shù)據(jù)中心,這些數(shù)據(jù)中心將優(yōu)先采用云計(jì)算和虛擬化技術(shù),以及倉儲式、模塊化機(jī)房的建設(shè)模式,具有規(guī)模大,用電負(fù)荷密度高、總功率大、空間緊湊等特點(diǎn)。同時(shí)集團(tuán)公司對規(guī)劃建設(shè)的數(shù)據(jù)中心提出了低成本、低能耗、擴(kuò)展靈活的目標(biāo)。因此對機(jī)房供電系統(tǒng)的可靠性、經(jīng)濟(jì)性、可擴(kuò)展性、運(yùn)行維護(hù)成本、節(jié)能環(huán)保和占地空間等提出了更高的要求。本文通過對通信電源新產(chǎn)品、新技術(shù)應(yīng)用分析,提出了新型全分散供電結(jié)構(gòu)、336V高壓直流電源和鋰電池的應(yīng)用,來實(shí)現(xiàn)建設(shè)高可靠性、高維護(hù)性、高效節(jié)能和高靈活性的數(shù)據(jù)中心機(jī)房供電系統(tǒng)。新型全分散供電結(jié)構(gòu)一、新型全分散供電結(jié)構(gòu)形式新型全分散供電結(jié)構(gòu)是指將不間斷電源系統(tǒng)(含電池)分散安裝在用電設(shè)備的列頭或列間,就地為ICT設(shè)備供電。全分散供電系統(tǒng)主要由電池柜、電源機(jī)柜和配電柜組成,其組成示意圖如圖1所示:二、新型全分散供電結(jié)構(gòu)特點(diǎn)1、可取消電力電池室的建設(shè),節(jié)約機(jī)房前期土建建設(shè)成本由于將電源設(shè)備(含電池)分散到ICT設(shè)備機(jī)房內(nèi)部安裝,無需再單獨(dú)設(shè)置電力電池室,這樣可減少機(jī)房前期土建建設(shè)成本,更能提高機(jī)房的利用率;?2、柔性規(guī)劃,按需擴(kuò)容,實(shí)現(xiàn)邊成長邊投資的建設(shè)模式?選擇模塊化電源設(shè)備建設(shè),電源系統(tǒng)容量可以根據(jù)機(jī)房的實(shí)際容量需求配置,逐步擴(kuò)容,無需在建設(shè)初期一次性按最大容量建設(shè),只要在機(jī)房初期規(guī)劃好配電容量即可;?3、電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高?從電源系統(tǒng)組成方面來看,全分散供電電源系統(tǒng)組成相對傳統(tǒng)集中供電電源系統(tǒng)組成簡單,系統(tǒng)可靠性非常高。全分散供電系統(tǒng)完全貼近通信設(shè)備供電,省去了輸出配電屏到列頭柜間的供電環(huán)節(jié),通過系統(tǒng)可靠性計(jì)算,全分散供電系統(tǒng)可用度可達(dá)到99.999999%;?4、電源系統(tǒng)效率高,節(jié)能效果明顯?選用高效電源設(shè)備,電源系統(tǒng)效率能夠達(dá)到95%以上,與傳統(tǒng)“1+1”UPS冗余系統(tǒng)相比,電源系統(tǒng)效率可提高5%～10%;?5、電源系統(tǒng)配置靈活,可滿足不同等級通信設(shè)備的用電需求由于電源設(shè)備安裝在每列設(shè)備的列頭或列間,可根據(jù)通信設(shè)備供電等級要求,采用單電源或雙電源系統(tǒng)供電。因此,當(dāng)機(jī)房全部采用全分散供電結(jié)構(gòu)后,可以隨時(shí)應(yīng)對同ICT設(shè)備的供電需求,?提高了工作效率;?6、電源設(shè)備安裝緊湊,提高了機(jī)房通信設(shè)備的裝機(jī)率?由于列頭電源設(shè)備均采用19″標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜安裝,設(shè)備安裝緊湊,占地面積小,拆裝方便,所以搬遷容易、快捷、無浪費(fèi)或少浪費(fèi),隨時(shí)可滿足機(jī)房區(qū)域調(diào)整的需求。?三、新型全分散供電結(jié)構(gòu)對設(shè)備的選型要求為了能夠在同一機(jī)房內(nèi)與ICT設(shè)備機(jī)柜同列安裝,與ICT設(shè)備機(jī)柜保持風(fēng)格一致,電源設(shè)備選型配置要求如下:1、電源機(jī)柜、配電柜和電池柜尺寸要求為標(biāo)準(zhǔn)19″機(jī)柜;?

2、電源設(shè)備應(yīng)采用高可靠性的模塊化電源(如組合式高壓直流),電源系統(tǒng)容量可根據(jù)需要進(jìn)行擴(kuò)容;?

3、電池應(yīng)選用大電流放電特性好,占地面積小、重量輕,無酸霧,適合在標(biāo)準(zhǔn)19″機(jī)柜內(nèi)安裝的蓄電池(如鋰電池);?

4、電源系統(tǒng)應(yīng)有完善的監(jiān)控管理功能,并能夠接入機(jī)房動(dòng)力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理。?隨著通信電源技術(shù)的發(fā)展,模塊化電源和新型鋰電池在通信行業(yè)的廣泛應(yīng)用,現(xiàn)有的新型電源產(chǎn)品(如高壓直流和鋰電池等設(shè)備)完全能夠滿足全分散供電方式電源設(shè)備的配置選型要求,為我們創(chuàng)造了采用全分散供電結(jié)構(gòu)的條件。336V高壓直流電源應(yīng)用高壓直流供電系統(tǒng)(HVDC)是近幾年正在研究的一種集中了UPS供電系統(tǒng)和-48V直流供電系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)為一體的新型供電系統(tǒng)。?336V(標(biāo)稱電壓)高壓直流電源是中國移動(dòng)提出的面向未來全新的供電方案,這與國際上提出380V的運(yùn)行電壓是一致的,具有國際先進(jìn)水平。鋰電池應(yīng)用鋰電池是一種新型電池,目前主要應(yīng)用在電動(dòng)汽車領(lǐng)域,自2010年起,中國移動(dòng)已經(jīng)開始在一些移動(dòng)通信基站和高壓直流供電系統(tǒng)設(shè)備的測試系統(tǒng)中試用,探索中國移動(dòng)引入鋰電池的安全性、適用性和經(jīng)濟(jì)性。?1、鋰電池技術(shù)特點(diǎn)

鋰電池與傳統(tǒng)鉛酸電池相比,具有環(huán)境污染小、適用溫度范圍寬、循環(huán)壽命長、高溫性能好、充電效率高、能量比高(占地面積小、重量輕)等優(yōu)點(diǎn)。磷酸鐵鋰電池與傳統(tǒng)鉛酸電池對比分析如表3所示。?從表3對比分析來看,鋰電池非常適合大電流短時(shí)間放電場合,因此對于高密度數(shù)據(jù)中心建議優(yōu)先考慮配置鋰電池,特別是與高壓直流電源配合使用,供電結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高,占用空間小,能完全實(shí)現(xiàn)全分散供電結(jié)構(gòu)的要求。2、鋰電池應(yīng)用方案

目前,在通信行業(yè),鋰電池產(chǎn)品主要以48V電池模塊(由16節(jié)3.2V電芯組成)形式出現(xiàn)的,當(dāng)與336V直流電源配合使用時(shí),選擇7個(gè)48V鋰電池模塊串聯(lián)成336V鋰電池組使用。?由于鋰電池必須使用BMS(電池管理系統(tǒng)),且需要對每個(gè)3.2V單體進(jìn)行監(jiān)測和控制,以保證電池的一致性,但單一BMS管理100只以上的單體電池難度也很大。?針對此問題,我們提出了336V鋰電池組雙層管理模式,底層為單元BMS,對單個(gè)48V鋰電池模塊進(jìn)行監(jiān)測和管理;上層為系統(tǒng)BMS,綜合處理底層7個(gè)BMS單元的監(jiān)測信息和管理要求,同時(shí)與336V直流電源監(jiān)控模塊進(jìn)行通信,來實(shí)現(xiàn)對336V鋰電池組內(nèi)部電芯進(jìn)行管理,確保電池充放電的安全。?3、鋰電池產(chǎn)品成熟度

目前國內(nèi)外主要鋰電池廠家(如LG、比亞迪、雙登等)均研發(fā)生產(chǎn)出能夠與336V直流電源系統(tǒng)配套的電池產(chǎn)品,并進(jìn)行了與336V直流電源配合應(yīng)用測試,從測試數(shù)據(jù)來看,高質(zhì)量的鋰電池能夠在數(shù)據(jù)中心機(jī)房中安全使用。?結(jié)束語目前中國移動(dòng)正積極開展通信電源新技術(shù)、新產(chǎn)品的應(yīng)用研究，如在新型數(shù)據(jù)中心哈爾濱試點(diǎn)工程、呼哈基地中已采用了336V直流電源和鋰電池供電方案。隨著