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Colo及大型數據中心供配電系統實踐及發展趨勢

前不久,“思無界·設享未來——維諦技術(Vertiv)設計院高峰論壇”盛大開幕,來自數據中心領域及相關設計院的嘉賓齊聚美麗珠海,共同探討數字經濟時代下的數據中心、智能制造領域關鍵基礎設施的創新與發展。

在本次論壇上,國網思極紫光云數科技設施技術部總監彭廣香、維諦技術(Vertiv)亞太區AC POWER事業部高級總監彭懷東,全面分享了Colo及大型數據中心供配電系統的實踐及發展趨勢。

 

中國Colo數據中心供配電應用趨勢和創新實踐——預制化、模組化

與會期間,彭廣香作了題為《助力客戶業務價值最大化——中國托管型數據中心供配電應用趨勢和創新實踐》的精彩演講。他表示,沒有完美的項目,比如一個項目包含4大要素:成本、質量、進度和安全,“交付時根據客戶的需求就必須要去舍棄一些東西,那么如何去權衡,這對業主來說是特別難的事情”。彭廣香認為,傳統建設方案中總會出現很多的問題,原因在于設計院跟業主、廠商(設備供應商)之間不是一個強吻合的關系。

對于如何解決Colo數據中心建設中的難題,彭廣香進行了深入的思考,“數據中心建設作為重資產行業,更多地在向國外靠攏,引入基金這種方式已成為一個趨勢。客戶要求不可能為投資方而等待,未來Colo數據中心服務商將更像房地產商,需要提供樣板機房以吸引客戶。”他指出,傳統建設模式需進行詳細復雜的深化設計,現場施工難以把控施工質量,耗時耗力、可靠性低、美觀度差。控制再好的傳統建設方案基本上也要18~24個月交付,而實際上客戶的需求大部分都是3~6個月,甚至有兩個月的交付,時間差是一個巨大的鴻溝,無法解決。相較而言,預制式、一體化電力模組可以快速安裝部署、省時高效、安全可靠。

“預制式電力模組”在工廠完成預裝和集成,同時經過了相應測試驗證,可以成為一個實現獨立功能的模塊或模組。測試驗證作為現在機房交付的標配環節,要完成一個完整的項目交付測試基本上就會需要1~2個月。而預制式電力模組可以提前在設計、制造階段完成模擬驗證或測試認證。

但是模塊化意味著標準化,相應的很可能就喪失了一些靈活性,那么怎樣去控制它的顆粒度,從大規模云數據中心到分布式邊緣計算中心,可以任意組裝、拼接成匹配客戶要求且經濟的整體,這是需要花費心力去設計和調整的。“在標準化的同時要讓它具備一定的柔性。就像搭積木一樣,通過這種隨意組裝的方式獲得靈活性,就可以搭出我們想要的任何東西。”這是彭廣香在設計院工作時就設想過的,通過優化和組合模塊形成獨立工作的模組,通過模組形成優化建設單元,不同的模組可以根據業務不同保障等級要求,提供不同冗余配置,從而形成一個有機整體。

總體來說,預制式電力模組提升了數據中心Colo服務商的運營能力,主要體現在三個方面:(1)降低了建設階段項目管理成本;(2)子系統級別預制式模組有效提升了建設效率;(3)控制預制式模組顆粒度有效降低了Opex。

最后,彭廣香展望了未來Colo數據中心建設發展的方向。他認為,未來數據中心建設的發展方向是高度預制集約化的,機房模組與建筑解耦,只需地面處理即能滿足承重要求。除此之外,大型數據中心的發展趨勢主要有四方面:(1)區域布局:由城市或城郊為主逐漸轉變至對土地和審批要求低的區域為主;(2)建設規模:由中小規模數據中心為主逐漸轉變至大規模和超大規模數據中心為主;(3)集中度:由Colo服務商分散布置向規模化、龍頭企業集中發展;(4)邊緣計算:由集中化數據中心向邊云分層協同發展,各司其職。

 

全球大型數據中心供配電最佳實踐——不妥協的使用每一個kW的價值

 “在未來可見的時間內,數據中心用電量將達到全國用電量的10%,電已經成為很重要的一個生產力資源,業內人員圍繞電的設計怎樣把這個資源發揮到最大的價值,單獨用PUE來衡量用電量有些過于簡單粗暴,不應只關注‘量’,而缺乏關注‘質’。”基于此,彭懷東在此次論壇上做了題為《不妥協的使用每一個kW的價值——全球化大型數據中心供配電最佳實踐》的精彩演講。

彭懷東介紹,數據中心現在主要分為中美兩大流派,中國一級大型數據中心較傾向于更經典的2N+1/2N供電架構,但美國體系要求更高的利用率,并接受相對低可用性的業務正轉向備份(“catcher”)架構,使利用率50%以下可提升至75%甚至80%以上,也使UPS工作在效率曲線中的更佳位置(自40%提升至70%)。

分布式備份系統的優勢在于:(1)交錯使用STS可降低風險;(2)減少使用太復雜的開關柜;(3)通過未使用的UPS容量實現儲備冗余。缺點在于它的切換邏輯會變得比較復雜,需要較多的服務能力、較精準的負荷相關知識或是操作守則來確保切換安全,且受UPS交叉使用設備限制,比較適用于自有業務或單一客戶托管業務。

國內客戶對于UPS的顆粒度相對保守,一直維持在400kVA、600kVA,但海外目前的顆粒度通用量都已經是1.2MVA或1.6MVA。值得一提的是,維諦技術(Vertiv)旗下的Liebert®EXL系列大功率UPS在可靠性、可用性上實現了很大提升,設備可隨著用戶的需求以400kW為一個模組擴展容量,根據業務增值分布投資。

同樣,在儲能方式方面中美也存在較大差異。眾所周知,鋰電具有壽命長、輕量化、綠色無污染等優點,但鋰電在中國的使用是相對滯后的,可能主要擔心兩種原因:(1)易燃;(2)各廠家BMS不統一,出現問題不可控。HPL(High power lithium)是維諦技術(Vertiv)自主研發的一個新的鋰電產品,它的BMS在關鍵的通信與自控方面均做了備份,且與UPS通信,當出現問題時,UPS可識別。通過與鉛酸電池案例的對比可以看出,鋰電池的投資經濟性更好。

隨后,彭懷東就全球超大客戶對環境友好性的探索方面做了介紹,如Google、Microsoft此類超大互聯網公司目前關注的內容有:(1)UPS采用全球統一設計,忽略地區差異,將推動UL、CE安全制式統一,合并到IEC標準中。蘋果在中國所建的iCloud數據中心就要求480V的設計,需同時滿足UL、CE。維諦技術(Vertiv)在切換這個關鍵部分為客戶提供了解決方案。(2)使用更高的工作電壓提高能效,交流三線電壓由208V向480V靠攏,同樣分布式直流電壓正從12V向48V提升。(3)提高機房工作溫度>40,使鋰電池和UPS塔機此類適宜高溫工作環境的設備更降耗節能。(4)微軟發出2030年實現碳負排放、消滅柴油機的口號,力推天然氣發電機/燃料電池機組來取代傳統柴油機,甚至是取代部分非關鍵的UPS保護。(5)不同于國內備分時間需要15min的規定,美國更多使用鋰電或高倍率電池,將電池備份時間壓縮低于5min甚至達到90s來作為運維團隊能力的一個考量。

在快速部署方面,彭懷東認為,全球預制式數據中心的市場規模和中國的發展一致,未來幾年將會大幅提升,不同點在于海外使用集裝箱、戶外預制式、撬塊模式居多,而國內則更傾向于室內預制式。針對國內外客戶的不同需求,維諦技術(Vertiv)在全球范圍內為客戶提供了具有針對性的預制式解決方案,其中Vertiv APT預制式電力模組就是一款革新性產品。

不僅如此,維諦技術(Vertiv)一直致力于研究UPS系統應用的突破,比如,把傳統的UPS從保護裝置變成一個智能電源,可以滿足電源質量和需求管理,同時產生一些能源效應,在UPS不斷電的情況下,能夠起到削峰填谷,針對電網情況進行頻率調節,利用UPS電池儲存的能量來降低客戶的使用成本或回饋電網獲取收益。

綜合彭廣香、彭懷東的觀點可以發現,盡管國內外用戶在供電系統應用上有很多不同,但是 “預制式”、“顆粒度”等是共同關注的熱點問題。

值得一提的是,針對目前業內普遍關注的這些熱點內容,維諦技術(Vertiv)基于對市場需求的準確把握和前瞻性的研發創新, 在預制式解決方案及最佳供電顆粒度等方面,都創新推出了相應的產品方案,并擁有廣泛的成功實踐。

作者: 來源: 點擊數: 發布時間:2021年01月28日
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