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数据中心IT设备电源技术发展趋势(2)

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-01-21 0:36:08 * 浏览: 7
该电源系统涵盖了广泛的内容和设备类型,并且在不同的电源系统(例如典型的苏联和美国电源系统)下的体系结构也会有所不同,但是前端电源系统通常不是由用户,但直接用于IT设备电源终端电源系统实际上在很大程度上影响数据中心的建设和运营成本。因此,本文将主要讨论终端IT设备电源系统的典型解决方案和发展趋势。第三,上述主流应用方案的主要供电方案,无论是ACUPS(或HVDC)主电源还是市电+ ACUPS(或HVDC)共享,由于全部或部分ACUPS(或HVDC)的存在电源方面,终端系统效率高达大约96%。是否有进一步将理想电源效率提高到99%甚至接近100%的空间?是否可以使用市电电源以及不间断电源备用的可能性?以下典型案例具有示范意义:3.1集中式市电解决方案已成功用于第一个市电+ 1个HVDC共享实验,并在中国推广。百度开始采用1个主电源+ 1个HVDC备用电源。双电源服务器的两个输入电源都从市电布线,另一个从HVDC系统布线。通常,服务器由市电单线供电。 HVDC系统电池处于充电状态。当主电源出现故障时,备用电池系统会迅速切换到另一个服务器电源。该系统体系结构与1个主电源+ 1个HVDC共享的系统体系结构完全相同,只要服务器的两个电源模块都配有备用设置(例如主服务器和从属服务器)即可。有关详细信息,请参见下图。该解决方案的结构与1个主电源+ 1个HVDC的共享解决方案一致。通常会设置一个单独的电池室,并且可以根据需要选择备用电池的时间。电源部分可以单独设置,也可以与机房一起设置。可以根据机房的布置进行规划。 ,选择合适的直流系统容量,集中使用为单排或双排机柜集中供电。该解决方案的优势在于,在基本不影响可用性且无需定制服务器的情况下,与1线市电+ 1路HVDC共享解决方案相比,它实现了更好的建设成本和运营效率。可用性:此解决方案与1个主电源+ 1个HVDC的共享解决方案的可用性之间的区别是,当服务器的主电路断电时,需要将服务器电源从主电源切换到HVDC主电源。有一个切换过程。就服务器当前的双电源备份模式而言,无论是热备用还是半热备用,电源切换时间均小于0.1ms,远远小于10ms的电源瞬时中断。 IEC规定的服务器和交换机IT设备,不间断。该能力基本上不受影响。施工成本:因为HVDC处于待机状态,所以它仅在断电期间作为短期电源故障来支持向负载供电。因此,整流模块只能设置为满足充电功率,与一线城市供电和一路HVDC共享方案相比,可节省约50%的建设投资。 %以上。操作效率:在正常操作下,仅使用一个电源,并且仅电池充电消耗的功率很少。实际系统效率高于99.5%,这比一个电源+ 1个HVDC共享方案高出约3.5%。 3.2半集中式主电源主电源计划以Facebook为例。服务器的两个输入电源全部来自市电,一个来自DCUPS系统。考虑到电源设备的成熟度,DCUPS使用的是48V开关电源,而不是中国选择的240VHVDC系统,考虑到终端电压降和线路消耗品,选择了6个机柜作为电源设备,电源设备和电池设备与柜子排成一排。也不从服务器上通过单条主电源为服务器供电,并且48VDC UPS系统电池处于充电状态。当电源电路出现故障时,备用电池系统会迅速切换到另一个服务器电源。该系统架构与上述1个主电源+ 1个HVDC备用电源的系统架构类似,不同之处在于服务器具有48V输入的电源模块,这需要深度定制。有关详细信息,请参见下图。该解决方案使用铅酸电池。铅酸电池的功率密度低,对温度敏感,并且有夜间漏电等危险。因此,电池放置在IT机柜外部,但安装在IT机柜附近。未来,随着电池技术的发展,例如发展具有更高密度,更好的放电容量和高温特性的成熟锂电池,该解决方案可以进一步优化。该方案的可用性和运行效率基本上接近到上述集中式供电方案。各地的建设成本会有所不同,因此不同项目需要进行具体分析。 3.3分散式主电源主电源计划以Google为例。 Google对服务器的需求达到了百万级,对能耗和成本的要求更高,并且对工业产品的定制产生更大的影响。该公司的解决方案使用深度定制的服务器,并且前端完全消除了AC /各种DCUPS系统。通常,服务器由单线直接供电。服务器具有内置电池,原始的集中式/半集中式电池已完全分配给每个服务器。当主电源出现故障时,备用电池会短暂供电。由于电池备用时间仅为30秒左右,因此需要安装安全可靠的机油发动机系统以确保电源不中断。该解决方案是一种典型的解决方案,可以完全消除AC /各种类型的DCUPS。它用服务器自己定制的高效整流器+内置12V电池代替了原来的AC /各种DCUPS +电池系统。减少了电源转换环节,提高了电源设备的效率。到了该解决方案的正常损耗仅用于小容量电池的充电,系统能耗可达99.9%。同时,由于电池容量小,实际的备用时间仅为数十秒左右。一旦石油发动机无法及时启动,将造成不可估量的损失。因此,Google还具有软件级备份方法,以共同确保IT设备的高可用性。但是即使如此,在与中国类似的高压自动化水平较低的地区,仍然无法使用它。该解决方案还使用铅酸电池。同样,随着未来电池技术的发展,例如锂电池的推广,可以进一步优化此解决方案。有关详细信息,请参见下图。该解决方案的运行效率比以前的集中式/半集中式电源解决方案稍好。由于追求效率和低成本,服务器仅配备一个电源模块,终端的可用性相对较低,但是由于前端减少了AC /各种DCUPS,因此前端的可用性相对较高,因此总体可用性大致相同,此解决方案需要高度的服务器自定义,并且很难推广,该解决方案的构建成本因地区而异,并且需要针对不同的项目进行分析。 3.4小结以上三种方案都是基于市电主要使用方式的典型方案,终端配电系统的效率接近100%。 Google的解决方案可能不是最经济的,但设备和材料的消耗却是肯定的。可以预见的是,随着锂电池的推广日趋成熟,经济将越来越好。在高压自动化水平很高的地区,尤其是对于那些具有强大定制影响的公司而言,Google的解决方案可能是主要的发展方向之一。适用于高压自动化水平较低或自定义水平的区域尚不足以支持Google解决方案,百度的解决方案应该是轻松推广的首选。 Facebook的解决方案类似于百度的解决方案,但是电源电压相对较低。它更适合于类似于微模块的特殊交付方式,或者可以在整个机柜交付方式下轻松转换为48V架构,例如腾讯针对整个机柜的工作方向,您可以自定义基于整个机柜的48V电源和电池系统,并同时满足服务器,交换机和风扇等设备的功耗,这需要进一步探讨,在此不再赘述。以下是这三种方案的简要比较:结论和建议本文讨论的各种方案是数据中心几十年来的主流方案或典型方案。总体来说,市电的三大方案将是未来的主流发展趋势。可以根据本地设备(例如锂电池)的成熟度或不同的应用场景(例如微型模块/整个机柜)来优化和改进此类解决方案,但是基本架构预计不会有太大变化。 ACUPS(或HVDC)主电源将逐步淘汰。此外,随着主电源方案的成熟,预计由1个主电源+ 1 ACUPS / HVDC共享的电源方案也将逐步取代10年。在未来的数据中心中,具体选择哪种架构解决方案,或者根据上述三种主要的电力公用事业解决方案进行调整,需要从以下几个角度综合考虑(从PUE的角度出发,类型是典型的城市主要电源解决方案的主要PUE贡献不超过0.01,并且几乎没有改进的空间,因此无需进一步考虑:从TCO的角度来看,建筑而且不同国家和地区的运维成本也不同。除总拥有成本外,还应充分考虑这些结构在不同地区,不同供电系统,不同市场成熟度,不同施工进度要求和交付方式方面的适用性。