《微模块数据中心的供配电设计》
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摘 要：现阶段,随着我国经济的快速发展,而移动互联网、云计算、大数据业务呈现爆发式增长,数据中心建设规模越来越大,漫长的建设周期、巨大的能源消耗、复杂的运营维护、持续的扩容更新等问题一直困扰着数据中心的建设者和运营者.为应对这些问题,数据中心的建设形式也在不断的发展、迭代、进化.近几年来,以腾讯、百度、阿里为代表的互联网企业,纷纷采用微模块形式建设数据中心,使得微模块数据中心成为目前互联网行业内最主流的数据中心建设形式之一.本文拟探讨微模块数据中心对供配电系统的要求和供配电系统的设计.
关键词：微模块数据;供配电设计
引言
随着移动互联网、大数据分析、云计算、视频直播等互联网新业务的出现,带动了互联网数据的传输、计算和存储需求的较快增长.同时,由于网络带宽的不断增加及4G通信技术的应用,人们随时随地进行互联网活动,对互联网内容的需求越来越多,互联网市场空间越来越广阔.IDC产业的蓬勃发展,而基于传统电信产业建设模式的数据中心确存在选址困难、建设周期长、总成本高、运维管理经验不足等问题,导致建设速度难以匹配业务发展的步伐.
1微模块数据中心系统组成
1、1供电模块
在微模块数据中心中需要多台服务器与散热设施,这些设备的驱动往往是采用电能驱动的方式,这就要求微模块数据中心需要具备供电模块部分.供电模块其中包括了不停电供电系统、机架配电、电池系统以及配电保护装置等部分,其中部分模块可以根据用户不同的需求进行变更,以便更加灵活的进行微模块数据中心的建设与运维.
1、2制冷模块
微模块数据中心在其运行之中会挥发出大量的热量,这些热量的主要来源是服务器之中的电子元件,但是当期发生过热情况时,将会发生电子元件性能下降甚至自动断电的情况,因此制冷模块就成为了必须.在微模块数据中心之中制冷模块往往是由空调作为主要部分组成,其辅助的子系统还包括了管道系统以及冷气配送设备等,在微模块数据中心的运行之中,为了保证制冷的高效运行,必须要采用水平送风空调,从而保证冷气与服务器直接接触,提高制冷的效率,降低制冷所需要的能耗.
1、3机架模块
机架模块是微模块数据中心组成的最基本部分,是所有组成模块的支撑结构.在这种包括了物理结构、承重以及散热导向系统等等,对于机架模块其可以根据不同的微模块数据中心具体需要进行修改,更好满足不同用户的要求.
2微模块数据中心的供配电系统设计
微模块数据中心的外市电、变配电、备用电源等系统,与传统数据中心的设计基本一致,本文不做赘述,本文重点探讨微模块单体的供配电系统设计.微模块单体的供配电系统,对于IT设备和服务器而言,可以采用-48V直流、240V/336V高压直流、UPS供电、市电等技术,需要明确目标客户未来的业务需求、主要IT设备的供电模式、保障等级,以及对可靠性/可用性、能源利用效率/PUE的要求等,来优化配置供配电方式.
2、1明确微模块供电模式
目前数据中心的供电模式,主要有市电直供、模块化UPS供电、高压直流供电等.微模块内的每个IT机柜均需2路电源供电,微模块整体的供电系统2路电源可搭配选择,可比较业务需求、保障等级、可靠性、可用性、节能等指标并优化配置.采用高压直流供电系统可以提高系统可靠性、可用性和供电系统效率、降低设备成本、改善系统配置、降低系统能源消耗.但高压直流供电技术尚未大规模商用,其产业发展仍有待产业链上下端多方协作来完善,使其与后端服务器和IT设备接口相匹配,并推出相应的配电技术标准.主流的供电技术仍以交流模块化UPS为主.模块化UPS采用并联冗余设计,每个模块均具备完整的UPS功能,在可靠性、可维护性以及智能化方面具有优良的性能.微模块整体供电系统2N电源,可搭配为双路市电直供、市电直供+模块化UPS、双路模块化UPS、模块化UPS+高压直流、双路高压直流等.
2、2供配电系统设计
市电、模块化UPS等进行搭配的供配电系统设计,已经非常成熟,本文不做赘述.仅以为IT设备提供双路240V高压直流配电、为列间空调提供双路市电配电为例来做分析.微模块所需外部电力由两路低压配电系统同时供电.两路240V高压直流电,正常工作时各带载一半的IT负载,在任一路供电异常掉电,或者出现闪断的情况下,应确保各个系统供电不间断.通常每套微模块单体内包含2套配电柜、2套240V整流柜、2套电池柜、若干个IT机柜、若干个弱电柜、若干台列间空调.某微模块数据中心项目,采用双路240V高压直流技术,微模块单体供配电系统图如图1所示.从低压配电室引入2路外市电（市电A路、市电B路）到微模块机房,分别引入每一套微模塊单体内的2套配电柜.在2套配电柜内部分别设置ATS,在配电柜内部实现2路外市电的切换,ATS切换装置输出设置为其中1路市电供电,当该路市电停电后,自动切换到另1路市电.这样,每1套配电柜可为微模块提供1路独立的供配电系统,2个配电柜可为微模块提供2路完全独立、互为备份的供配电系统（甲路供电系统、乙路供电系统）.在甲路、乙路供电系统中,2路市电进入直流整流柜内后,经高压直流模块整理成240V直流输出,为IT机柜及直流设备供电.如果在微模块内,还存在部分IT设备（如交换机等）,仅支持交流供电方式,可以在配电柜内部配置一定数量的空开,在IT机柜内配置一定数量的交流PDU,供这些交流设备使用.GB50174-2017《数据中心设计规范》中,当“柴油发电机作为后备电源时”,数据中心“不间断电源系统电池最少备用时间”为15min.微模块单体内部蓄电池容量的配置,在环境温度25℃、放电终止电压为204V时,考虑在IT系统满载情况下,双系统电池放电时间不低于30min.
2、3机架模块
机架模块是微模块数据中心组成的最基本部分,是所有组成模块的支撑结构.在这种包括了物理结构、承重以及散热导向系统等等,对于机架模块其可以根据不同的微模块数据中心具体需要进行修改,更好满足不同用户的要求.
结语
微模块数据中心是当前热门的建设方式,本文对微模块数据中心的供配电系统需求和设计进行探讨,希望能为更快更好地建设微模块数据中心、支撑IDC业务快速发展提供参考.
参考文献
[1]袁丁.浅谈微模块数据中心的建设与发展[J].电子测试,2018,No.393（12）：71-72.
[2]唐嘉.化微模块机房在智慧高速数据中心的应用[J].通信电源技术,2018,v.35;No.173（05）：223-224.
小结，此文是一篇关于数据中心方面的大学硕士和本科毕业论文范文,可作为数据中心相关论文开题报告写作参考和职称论文写作文献资料.
数据中心引用文献:
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