2022年数据中心在建设时对于供电方案的一些思考 .pdf
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1、中心在建设时对于供电方案的一些思考近年来,随着互联网和计算机技术的发展,基于互联网提供的各种服务也变得越来越多。 作为这些互联网应用服务载体的数据中心,其建设需求也在不断增加。 特别是近几年来,我国三大运营商都投入了大量的资金用于数据中心的建设。目前,全国已经形成了至少数百家大小不一的数据中心。而且,近2 年以来,各运营商为了节约成本、 便于管理、 形成规模化效益, 数据中心的建设规模逐渐变得越来越大。巨大的用电容量给数据中心的建设和运营都带来了巨大的压力,因此,新一代或者说是下一代的数据中心, 其发展趋势必然是绿色数据中心。本文主要讨论的是亚洲首家 Tier4 级别的数据中心: 苏州国科数据
2、中心在建设时对于供电方案的一些思考。1 什么是绿色数据中心的供电系统绿色数据中心的本质应该是节能和可持续发展,而不应该只是简单地追求降低 PUE。从供电系统的角度看,主要应包括保证安全可靠性、保证节能环保、保证维护管理方便、降低建设成本4 个方面的内容。这 4 个方面是相互关联而又互相影响的, 甚至在不少情况下还是相互矛盾的。比如:要保证系统的安全可靠性,最简单的手段就是增加备份;而增加了系统的备份,一方面降低了设备的利用率、降低了系统的效率,不利于节能减排;另一方面又增加了设备, 不利于降低建设成本。 而另一些手段在适当降低系统可靠性的情况下, 可以大大降低系统的建设成本,但是,同时却又会增
3、加维护管理的难度。因此,建设合理的绿色数据中心供电系统,不是一味追求某一项指标的最优化,而是应该根据实际的需要,在保证安全可靠性、保证节能环保、保证维护管理方便、降低建设成本这 4 个要点中找出一个平衡点, 建设出既节能环保, 又安全可靠、经济适用的系统。2 如何建设绿色数据中心的供电系统2.1 保证安全可靠性供电系统是整个通信系统的动力来源,它相当于一个人的“心脏和血管”,负责把能量输送到系统的每一台设备。供电系统能够正常工作, 是其他所有系统能够正常工作的前提和基础。 因此,绿色数据中心的供电系统首先应该是安全可靠的。然而,由于数据中心功耗巨大的特点, 使得数据中心供电系统的整体规模和系统
4、复杂性都大大高于一般通信工程中的供电系统,这又导致了数据中心供电系统的投资规模和投资比例迅速上升。在一个数据中心的建设成本中, 供电系统往往是整个数据中心投资最大的;如果不考虑服务器设备的投资,供电系统的投资甚至能超过整个数据中心建设成本的50%。再考虑到一些数据中心是以盈利为目标而建设的, 所以,在建设数据中心的供电系统时,往往又不能像普通的通信工程一样,为了保证系统安全可靠性,将设备配置和备份做得过大。正因为上述因素, 在现行的数据中心相关标准中, 不论是国际上的一些标准还是我国的国家标准又或是三大运营商的企业标准,都提倡根据数据中心运营业务的重要性, 设定不同的建设等级。 根据不同的建设
5、等级, 来控制系统的投资规名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页,共 5 页 - - - - - - - - - 模,区分系统的安全性级别,以适应不同的业务需要。目前,在市场上各运营商及客户主要参照的标准有国际标准数据中心电信基础设施标准 (TIA942) 和国标电子信息系统机房设计规范(GB 50174),另外,国际评级机构 UPTIME 也对数据机房的等级进行了划分。 TIA942 和 UPTIME在最近 2 年均有新版发布,它们均把数据机房划分为4 个等级 ;而
6、 GB 50174 是2008 年编制的,则把数据机房划分为3 个等级。不论哪个标准,均按照从低到高的顺序, 对每个等级应配置的设备、 应进行什么样的备份、 应达到什么程度的安全可靠性进行了详细的规定。在这些标准中, GB 50174 的编制时间相对较早,对等级划分和设备配置上都存在不少需要改进的地方,目前正处于修订阶段。而TIA942 和 UPTIME 由于是最新修订版,它们修正了以前版本中诸如储油时间过长等不合适的要求,同时,设置 4 个建设级别, 使层次更加分明,具备较好的参考价值。但是,这些国际标准中的一些要求并不一定适合中国的国情,比如蓄电池的后备时间,在TIA942中按照等级从低到
7、高规定了5、7、10 和 15 min,共 4 种最少时间要求,这一项时间要求对于中国的现行设备状况和维护水平而言就相对偏短。再比如T4 级别中要求的高达 20 年的蓄电池使用寿命,对于中国目前运营企业的采购方式和普遍所采用的设备而言,又显得太长了。因此,保证数据中心供电系统的安全可靠性,是一个相对的概念, 不应为了节省投资而一味降低配置, 也不能为了追求可靠性而随意提高建设等级、盲目增加备份 ;而是应根据所供电设备的实际需求,参考相关标准,按照需要的等级来设置。同时,在参考相关标准时, 一定要注意结合中国国情和企业的实际情况进行适当调整,使得配置出的供电系统在各方面均衡协调,才能达到希望的效
8、果。2.2 重视节能环保在不可再生能源资源日益稀缺的今天, 随着数据中心能耗的急剧增加和电价的逐渐上涨,必然要求尽可能地采取各种必要的技术措施和管理手段来建立更加节能、环保的数据中心。虽然 PUE 值在衡量一个数据中心是否节能环保上具有一定的局限性,但在目前的 IT 行业中,最常用、最重要和最直观的评估数据中心是否节能的指标仍旧是 PUE值。它代表为支持 IT 设备的正常运行,机房所配置的所有基础设施所消耗的总功耗与维持IT 设备本身的正常运行所需的功耗之间的相对比值。需要说明的是,有意义的PUE值不应该是一个瞬时值,而应该是在某一个时间段(比如 1 年)内的平均值。供电系统的节能效果虽然不是
9、决定一个数据中心是否节能的决定因素,但其对于降低 PUE 值的作用,同样不可或缺。我们调查了国内多个数据机房的PUE值, 发现在不少实际运行的机房中, PUE值竟然高达 2.5 以上。 而其中一些机房,仅供电系统的消耗就使得PUE 值升高了 0.3 或更多。这固然和系统实际运行负荷远低于设计建设容量有关, 但在供电系统设计建设时, 没有充分考虑节能降耗也是一个非常重要的原因。 另外, 供电系统建设中有不少环节涉及对环境的保护,比如自备发电机组废气的治理和噪声的降低,对铅酸蓄电池的回收等, 都需要在设计建设阶段就做好相应的方案和准备。因此,保证节能环保是供电系统设计建设时的一个必要因素。在保证供
10、电系统安全可靠性和不过多增加系统投资的前提下,提高供电系统的效率仍旧有许多手段,主要可以分为以下几个方面。2.2.1 优化系统结构名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页,共 5 页 - - - - - - - - - 在设计建设数据中心供电系统时,应根据负荷容量、 供电距离及分布、 用电设备特点等因素合理选择集中供电或分散供电方式,合理选择导线截面、 线路敷设方案,从而降低导线的使用量, 降低配电线路损耗。 根据机房的总体布局以及规划情况, 合理布置电力机房, 使供电
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