“能耗大戶”的命脈--數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)

近幾年，隨著人們對(duì)數(shù)據(jù)中心所起到的重要作用的認(rèn)知不斷加深，使得數(shù)據(jù)中心無(wú)論在建設(shè)規(guī)模還是發(fā)展速度上都得到了迅猛的發(fā)展，但 “能耗大戶”的稱謂也使數(shù)據(jù)中心陷入些許無(wú)奈和嘆息。如今能源問(wèn)題已經(jīng)上升到世界層面，節(jié)能降耗已經(jīng)成為衡量一個(gè)數(shù)據(jù)中心成功與否、先進(jìn)與否的重要指標(biāo)，而作為掌控“能耗大戶”命脈的數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)就猶如人體的心臟和血液一樣首當(dāng)其沖，受到人們的關(guān)注。

由于對(duì)數(shù)據(jù)中心建設(shè)的整體理念缺乏認(rèn)知，有些企業(yè)只對(duì)供配電系統(tǒng)的單一指標(biāo)過(guò)份關(guān)注而不注重整體可靠性及安全性指標(biāo)間的平衡，從而引發(fā)了一系列的如能耗浪費(fèi)、諧波污染等諸多數(shù)據(jù)中心的隱患問(wèn)題。因此，如何更安全、更適用、更綠色的配置數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)，使之如心臟般跳動(dòng)有力、使其為數(shù)據(jù)中心輸送更為純凈的、源源不斷的新鮮血液，并發(fā)揮出其最大效能就成為新時(shí)期人們不得不考慮的問(wèn)題。

“由于數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的安全性、可靠性和供電電源選擇、供配電系統(tǒng)布置、供配電系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及形式有著密不可分的關(guān)系，因此從設(shè)計(jì)之初，就需要在充分了解數(shù)據(jù)中心整體應(yīng)用和運(yùn)營(yíng)情況的前提下，提出有針對(duì)性的供配電解決方案，只有這樣才能實(shí)現(xiàn)提高數(shù)據(jù)中心效率，降低電力損耗的目標(biāo)”。西門子IT解決方案和服務(wù)集團(tuán)數(shù)據(jù)中心解決方案部經(jīng)理程應(yīng)軍先生在談到數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)建設(shè)方案的時(shí)候談到：“首先從供電電源選擇的角度來(lái)看，以UPS設(shè)備為例，這些年來(lái)各主要品牌的UPS無(wú)論是在可靠性、整機(jī)效率、一鍵開(kāi)關(guān)的操控性以及遠(yuǎn)程報(bào)警和網(wǎng)上監(jiān)控等方面的功能，均得到了很大的提高，同時(shí)在輸出電流諧波失真的重要指標(biāo)上均達(dá)到了小于3%，可以說(shuō)在目前的技術(shù)水平上都已經(jīng)達(dá)到了極致，甚至是標(biāo)準(zhǔn)化。因此從總體上來(lái)說(shuō)供電電源設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)化導(dǎo)致供配電系統(tǒng)的布置和供配電系統(tǒng)架構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)解決方案的可靠性和安全性將起到至關(guān)重要的作用。”但是近年來(lái)出現(xiàn)的一個(gè)較大問(wèn)題就是，大多數(shù)的用戶認(rèn)為購(gòu)買好的設(shè)備就能得到高可靠性，而忽略了數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)可靠性的“木桶效應(yīng)”，正如中國(guó)電源學(xué)會(huì)交流穩(wěn)定委員會(huì)委員、中國(guó)人民銀行清算總中心高級(jí)工程師王力堅(jiān)先生所談到的：“一些數(shù)據(jù)中心在對(duì)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，UPS 采用了雙供電，而空調(diào)卻是單路供電。如果說(shuō)斷電后UPS 仍在供電，而空調(diào)卻停止工作，那么整個(gè)數(shù)據(jù)中心的正常運(yùn)作所能維持的時(shí)間將大大減少。諸多類似問(wèn)題表明，目前一些數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)由于在建設(shè)之初缺乏整體設(shè)計(jì)理念，因此在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中出現(xiàn)“木桶效應(yīng)”中的“短板”狀態(tài)，也就是說(shuō)，空調(diào)制冷的可靠性不高，即使UPS供電系統(tǒng)保持了高可靠性，也同樣會(huì)造成數(shù)據(jù)中心整體效率的降低。

對(duì)于數(shù)據(jù)中心的供配電系統(tǒng)所存在的“短板”，程應(yīng)軍先生也有著自己的理解與看法，他談到：“在外電滿足的情況下，數(shù)據(jù)中心的設(shè)計(jì)要在預(yù)定的生命周期內(nèi)滿足數(shù)據(jù)中心各種實(shí)際需求，并可以做到隨用戶需求隨時(shí)改變。一套可持續(xù)發(fā)展、良好的數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)是保證數(shù)據(jù)中心所有設(shè)備安全運(yùn)行的重要條件。為保證計(jì)算和存儲(chǔ)設(shè)備的供電順暢，就需要有獨(dú)立的配電系統(tǒng)、雙源互投系統(tǒng)和UPS組成統(tǒng)一供電防線。對(duì)于用戶所需大型服務(wù)器等設(shè)備還需做到可靠接地以達(dá)到一切符合標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)對(duì)電池與供電線路的合理配置最終達(dá)到提高數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的高穩(wěn)定、高可靠、高安全性。

因此按照安全、適用和綠色的原則進(jìn)行對(duì)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，第一要素是要考慮安全。以西門子北京數(shù)據(jù)中心為例，它作為西門子在亞洲最大的數(shù)據(jù)中心，一期占地面積超過(guò)490平米，擁有著100個(gè)機(jī)柜和630臺(tái)服務(wù)器，可為中國(guó)乃至整個(gè)亞洲的內(nèi)外部客戶提供服務(wù)，是一個(gè)融合數(shù)據(jù)中心、通信中心和供電中心同在一個(gè)屋檐下的新型數(shù)據(jù)中心，并成為西門子地區(qū)性戰(zhàn)略IT樞紐。西門子數(shù)據(jù)中心機(jī)柜配電模式采用了母線到機(jī)柜的形式。其中母線槽為密集型系統(tǒng)，是一種內(nèi)部采用典型的三明治結(jié)構(gòu)，是一種靈活可靠的配電系統(tǒng)，母線槽為密集型系統(tǒng)具有穩(wěn)定可靠、配電效能高、散熱好、電壓降低、耐機(jī)械沖擊和安裝簡(jiǎn)便的特點(diǎn)，此種形式的配電模式不僅大大提高了機(jī)柜配電分配的靈活性、擴(kuò)展性，同時(shí)也大大增強(qiáng)了整個(gè)系統(tǒng)的可靠性和安全性。同時(shí)，西門子北京數(shù)據(jù)中心配電斷路器具備監(jiān)控功能，該功能不但可實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)的集中監(jiān)控，便于維護(hù)管理人員準(zhǔn)確快速的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。而且可以對(duì)數(shù)據(jù)中心的核心指標(biāo)之一的PUE值（數(shù)據(jù)中心能源利用效率指標(biāo)）進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，以便不斷進(jìn)行優(yōu)化配置，達(dá)成能源利用的最大化，因此西門子北京數(shù)據(jù)中心的高能源利用率（PUE=1.7）和其本身的“最佳實(shí)踐”為廣大用戶提供了“最佳參考”。

在考慮數(shù)據(jù)中心安全的同時(shí)適用性和綠色節(jié)能也同樣的重要，并非可靠性越高，安全性就越高。同樣以供電設(shè)備UPS為例，在絕大多數(shù)的情況下，兩臺(tái)UPS 采用單機(jī)雙母線比其并機(jī)單母線的輸出更可靠，但在特定情況下會(huì)出現(xiàn)相反的結(jié)果，所以一定要根據(jù)數(shù)據(jù)中心實(shí)際的供電現(xiàn)狀和具體的業(yè)務(wù)需求進(jìn)行設(shè)計(jì)，符合適用性和可用性的原則。事實(shí)上，如果過(guò)度考慮可靠性和安全性，忽略適用性，如：8 臺(tái)UPS 做成一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)去帶一臺(tái)用電設(shè)備，首先這種系統(tǒng)復(fù)雜到一定程度就會(huì)達(dá)到一個(gè)安全極限，如果再增加其復(fù)雜程度，只會(huì)增加故障的概率和隱患，反而不會(huì)增加其可靠性。其次，系統(tǒng)超出適用范圍就會(huì)帶來(lái)非常大的經(jīng)濟(jì)浪費(fèi)。因此在談到數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則時(shí)，程應(yīng)軍還談到了“可用性和遵循分區(qū)、分級(jí)的原則”--即在整個(gè)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之初，要將故障容錯(cuò)、可維護(hù)性、可增容性、防止故障擴(kuò)散和可管理性考慮在內(nèi)，“西門子北京數(shù)據(jù)中心的布局采用了分艙設(shè)計(jì)，該設(shè)計(jì)與船舶的船艙分艙技術(shù)的概念類似，提高整體系統(tǒng)的安全性、可靠性；無(wú)論在任何一個(gè)區(qū)域出現(xiàn)任何火災(zāi)等異常情況，不會(huì)殃及其他區(qū)域，從而最大程度的降低局部風(fēng)險(xiǎn)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的危害。其次可以對(duì)不同區(qū)域的功能和設(shè)備的特點(diǎn)，進(jìn)行分區(qū)溫度控制，根據(jù)配電室、電池室、裝配間、數(shù)據(jù)磁帶備份室及IT主機(jī)房的不同要求控制不同的溫、濕度，從而達(dá)到最佳的節(jié)能效果。”

最終，供配電系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心不可或缺的“心臟和血液系統(tǒng)”，任何細(xì)微的故障都會(huì)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)營(yíng)產(chǎn)生極大的影響，因此如何保障其連續(xù)、穩(wěn)定、平衡和分類是在設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)解決方案的重要出發(fā)點(diǎn)之一，正如程應(yīng)軍最后談到的，“數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)是一個(gè)從整體出發(fā)的，并不是一套原則就能夠應(yīng)用到所有的數(shù)據(jù)中心中去，如何真正做到使其節(jié)能降耗的方針還是取決于實(shí)際的應(yīng)用情況，我們?cè)谧龊霉┡潆娤到y(tǒng)持續(xù)運(yùn)行的基礎(chǔ)上，通過(guò)持續(xù)對(duì)數(shù)據(jù)中心設(shè)備的可靠性、合理的規(guī)劃和良好的組織管理的提升來(lái)改善數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的可用性，使數(shù)據(jù)中心變得更加綠色，擁有更高的IT投資回報(bào)，為更多用戶提供更廣泛的細(xì)致服務(wù)，體現(xiàn)更多IT價(jià)值。”