淺談數(shù)據(jù)中心IDC配電系統(tǒng)能源管理措施

時間：2024-12-26作者：安科瑞電氣股份有限公司瀏覽：238

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心；IDC配電系統(tǒng)；優(yōu)化設(shè)計；能源管理
1 數(shù)據(jù)中心IDC 配電系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計
1.1 UPS設(shè)備的設(shè)計優(yōu)化
1.1.1提高UPS負荷率
       數(shù)據(jù)中心在選擇使用UPS配電系統(tǒng)并對其進行優(yōu)化設(shè)計時，首先需要對UPS設(shè)備的設(shè)計選用進行相應(yīng)優(yōu)化。通過結(jié)合當(dāng)前某數(shù)據(jù)中心安裝的上百臺UPS設(shè)備運行情況，根據(jù)工作人員采集得到的相關(guān)數(shù)據(jù)可知，有**過60%的UPS設(shè)備運行負荷率為20%到30%，有接近30%的UPS設(shè)備負荷率不足20%。而通過結(jié)合其他相關(guān)研究資料，也有學(xué)者指出當(dāng)前我國大多數(shù)數(shù)據(jù)中心使用的UPS系統(tǒng)有至少40%的負荷率未能得到有效使用。因此從理論上來說，通過對當(dāng)前UPS設(shè)備負荷增加25%IT負荷，有助于提高UPS設(shè)備可用容量的利用率，以此達到提升UPS系統(tǒng)應(yīng)用效益的目的。
1.1.2合理設(shè)定PF值


       在數(shù)據(jù)中心當(dāng)中UPS設(shè)備的用電量相對較大，該設(shè)備輸入功率因數(shù)對整個數(shù)據(jù)中心IDC配電系統(tǒng)電能質(zhì)量有著直接的影響作用。一般存在于交流電路中的相移功率因數(shù)即PF指的就是電壓與電流的相位差余弦值，其計算公式如下：

在這一公式當(dāng)中，cosφ代表著功率因數(shù)符號，THD代表著總諧波電流畸變率。以某數(shù)據(jù)中心實際負載率為6%的UPS設(shè)備為例，當(dāng)UPS負載率不高的情況下，經(jīng)測試可知其實際值cosφ為0.98，此時對應(yīng)的總諧波電流畸變率約為30%。由于UPS設(shè)備負載率并不高，此時負載基本等同于高頻非線性負荷，加之基波電流I值也相對較小，在受到客觀存在的諧波的影響下*增加UPS設(shè)備的THDi值，進而導(dǎo)致設(shè)備功率因數(shù)PF減小。但根據(jù)檢測結(jié)果，在UPS負載率處于正常狀態(tài)時，其cosφ值與PF值基本為1，對應(yīng)的總諧波電流畸變率*大值為10%，因此如果數(shù)據(jù)中心IDC配電系統(tǒng)選擇使用UPS系統(tǒng)， 則可以通過嚴格按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求對電容補償裝 置進行優(yōu)化，如可以根據(jù)變壓器容量的 30%進行電容補償，選用輸入功率因數(shù)至少為 0.95 的 UPS 設(shè)備，在有效落實減配的同時也可以達到節(jié)約投資的效果。
1.1.3調(diào)整輸出功率因數(shù)
       在眼下服務(wù)器電源功率因數(shù)的逐漸提高下，UPS設(shè)備提高輸出性能才能有效滿足服務(wù)器電源容性負載輸入特性。根據(jù)相關(guān)研究資料可知，當(dāng)前服務(wù)器功率因數(shù)基本為容性-**前0.9～0.95，按照國家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求，可以使用實際UPS設(shè)備機架負荷值與0.7（kW/kVA）作比的方式計算出UPS設(shè)備的總?cè)萘浚骍PS設(shè)備的額定容量與0.7（kW/kVA）的乘積不得**過UPS設(shè)備輸出功率[1]。但本文在對當(dāng)前市面中常見的集中UPS設(shè)備輸出功率因數(shù)進行了解時，發(fā)現(xiàn)其輸出功率因數(shù)均可以達到0.9，部分UPS設(shè)備輸出功率因數(shù)可以達到1，事實上如果UPS輸出功率因數(shù)**過0.9，此時在不降容的情況下設(shè)備依舊可以正常使用。例如某400kVA的UPS設(shè)備商可以直接帶載功率為360kW的服務(wù)器設(shè)備。綜合考慮，在優(yōu)化UPS設(shè)備時，可以規(guī)定其輸出功率不得**設(shè)備額定容量與0.9（kW/kVA）的乘積。并且在設(shè)置UPS系統(tǒng)時直接按照設(shè)定*高帶載率，此時UPS容量計算公式為：UPS總?cè)萘?機架負荷（kW）/0.9(kW/kVA)/0.9(負荷率)
1.2 UPS系統(tǒng)模式的優(yōu)化
       在運用UPS系統(tǒng)作為數(shù)據(jù)中心IDC配電系統(tǒng)并對其進行優(yōu)化設(shè)計的過程中，考慮到絕大多數(shù)數(shù)據(jù)中心選擇使用的UPS系統(tǒng)為2N雙總線系統(tǒng)，負責(zé)將雙路持續(xù)交流電源提供給各重要IT設(shè)備，以**其實現(xiàn)長久穩(wěn)定運行。而這一系統(tǒng)所屬于冗余系統(tǒng)，系統(tǒng)構(gòu)成至少為兩套UPS系統(tǒng)，系統(tǒng)基本容量即為任意一套UPS系統(tǒng)中N臺UPS設(shè)備總?cè)萘?。在UPS設(shè)備的作用下，系統(tǒng)交流輸入直至雙電源輸入負載為兩條完全獨立的供電線路，當(dāng)數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)下，任意一套UPS系統(tǒng)只負責(zé)對總負荷當(dāng)中的一小部分負荷進行承擔(dān)，利用這一多電源系統(tǒng)冗余的形式進行供電，可以有效改善傳統(tǒng)單電源系統(tǒng)中*出現(xiàn)單點故障的問題。如果數(shù)據(jù)中心的規(guī)模相對較大，但擁有的單電源設(shè)備相對較少，則可以根據(jù)其實際情況規(guī)范安裝小型的STS設(shè)備，使得電源設(shè)備能夠獲得穩(wěn)定、持久的安全供電源。
       在該系統(tǒng)處于正常運行狀態(tài)下，系統(tǒng)當(dāng)中的兩套UPS系統(tǒng)將同步運行，各自承擔(dān)50%的總負荷。從各低壓母線段中引入的兩套UPS系統(tǒng)交流輸入，可以使得整個雙總線供電系統(tǒng)的性得到大大提高。即便在該系統(tǒng)當(dāng)中某一UPS系統(tǒng)無法正常運行，或是出現(xiàn)包括輸出中斷等在內(nèi)的異常情況，均不會對雙電源負載供電產(chǎn)生實質(zhì)性影響，此時只有與存在異常情況的UPS組單電源負載相接的供電被切斷。經(jīng)過優(yōu)化后的數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)中采用兩套UPS系統(tǒng)，各系統(tǒng)相互獨立完成供配電，避免系統(tǒng)出現(xiàn)單故障點，有助于提高系統(tǒng)的容錯性與性[1]。在后續(xù)的系統(tǒng)運維管理中，工作人員可直接省略將負載轉(zhuǎn)為旁路模式的步驟，有助于提高配電系統(tǒng)及各配電設(shè)備的運維管理成效。
2數(shù)據(jù)中心IDC機房能源管理措施分析
2.1積極優(yōu)化機房布置
       在對數(shù)據(jù)中心IDC機房進行能源管理的過程中，為有效提高其節(jié)能成效，工作人員需要立足機房實際科學(xué)優(yōu)化機房布置。一方面，按照前進后出、水平通風(fēng)的原則選用和進排風(fēng)結(jié)構(gòu)完全一致的機柜作為數(shù)據(jù)中心IDC機房機柜，另一方面，為防止設(shè)備在運行過程中產(chǎn)生大量熱空氣同空調(diào)機產(chǎn)生的冷送風(fēng)相互混合，導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心*出現(xiàn)諸多局部熱點而影響空調(diào)原本的制冷效率，大大增加空調(diào)能耗。工作人員可以選擇將其安裝在機架當(dāng)中無設(shè)備處，使得進入到設(shè)備當(dāng)中的進風(fēng)溫度能夠具有良好的穩(wěn)定性。另外，如果選擇使用帶**柜門的機柜，則需要**其開孔率至少為60%，防止機柜出現(xiàn)吸排風(fēng)通道受阻的情況而影響整體冷卻效果。
2.2運用節(jié)能設(shè)備
       在數(shù)據(jù)中心IDC機房當(dāng)中選用優(yōu)化的UPS系統(tǒng)，通過充分發(fā)揮UPS設(shè)備的性，同樣可以達到良好的節(jié)能效果。如某數(shù)據(jù)中心在2015-2018年間，分別建設(shè)了15臺、20臺和25臺經(jīng)過上述方式優(yōu)化處理的400kVAUPS設(shè)備，在每一條UPS設(shè)備負載電流值為200A，與同期相比，該數(shù)據(jù)中心在2015年到2018年間利用UPS系統(tǒng)后的節(jié)電量分別達到了68萬度、91萬度以及137萬度[2]。在空調(diào)系統(tǒng)設(shè)備選用中，數(shù)據(jù)中心IDC機房可選擇使用節(jié)能性良好的水冷系統(tǒng)，同時積極對機房進行開窗通風(fēng)，從而借助自然風(fēng)有效降低設(shè)備溫度并獲得良好的節(jié)能效果。
3能耗統(tǒng)計分析（能源管理）解決方案
       建立的能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)，對各類耗能設(shè)備能耗數(shù)據(jù)進行實時測量，對采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和分析。能夠合理的確定各區(qū)域建筑能耗經(jīng)濟指標(biāo)及績效考核指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)能源使用規(guī)律和能源浪費情況，提高人員主動節(jié)能的意識。
①　搭建數(shù)據(jù)中心智慧能源管理系統(tǒng)的基本框架，對各個用能環(huán)節(jié)進行實時監(jiān)測；
②　排碳數(shù)據(jù)化：通過系統(tǒng)可實現(xiàn)建筑單位內(nèi)人均能耗分析（包括水、電、能量），實現(xiàn)低碳辦公數(shù)據(jù)化；
③　區(qū)域能效比：實現(xiàn)建筑單位內(nèi)區(qū)域能耗對比，方便能耗考核；
④　同期能效比：實現(xiàn)同年、同期、同一區(qū)域能耗對比，方便節(jié)能數(shù)據(jù)分析；
⑤　能耗評估管理：按照能源消耗定額標(biāo)準(zhǔn)約束值、標(biāo)準(zhǔn)值、引導(dǎo)值進行分析單位面積能耗和人均能耗指標(biāo)；
⑥　能耗競爭排名：各個功能區(qū)能耗對比，實現(xiàn)能耗排名，增強工作人員的節(jié)能意識；
⑦　對能耗的使用數(shù)據(jù)進行綜合的分析、統(tǒng)計、打印和查詢等功能，并根據(jù)能耗監(jiān)測管理系統(tǒng)的需要可選擇不同樣式報表的打印。為能耗運營管理部門提供可靠的依據(jù)；


⑧　能耗數(shù)據(jù)采集，隨時查詢，并根據(jù)采集數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析，監(jiān)測異常能源用量，對能源智能儀表故障進行報警，提高系統(tǒng)信息化、自動化水平。

4能源管理系統(tǒng)

5結(jié)束語
       總而言之，工作人員在對數(shù)據(jù)中心IDC配電系統(tǒng)進行優(yōu)化設(shè)計的過程中，需要充分結(jié)合數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)實際情況及運行要求，并嚴格按照國家相關(guān)規(guī)程規(guī)定，合理選用的UPS設(shè)備并注重增加備用設(shè)備與線路，以此有效提高配電系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性。在開展能源管理工作中，工作人員同樣需要主動運用、節(jié)能的設(shè)備，在對機房進行優(yōu)化布置并積極運用各種**信息技術(shù)下，使得IDC機房可以獲得較高的節(jié)能管理成效。
【參考文獻】 

【1】張 翔.IDC業(yè)務(wù)預(yù)測與基地工程建設(shè)方案研究[D].長安大學(xué)，2017.
【2】滕信根．?dāng)?shù)據(jù)中心IDC 配電系統(tǒng)優(yōu)化與能源管理［Ｊ］．電力訊息，2019（05）：02-03.
【3】安科瑞企業(yè)微電網(wǎng)設(shè)計與應(yīng)用手冊2022.5版


安科瑞電氣股份有限公司專注于10KV饋線保護裝置,電流互感器,溫濕度控制器,有源電力濾波器,混合動態(tài)濾波補償裝置,有源濾波器廠家,低壓饋線保護器等

• 詞條

  詞條說明

• Acrel-6000/B電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在鄒城市體育中心的應(yīng)用

  楊馨 安科瑞電氣股份有限公司?上海嘉定 摘要：本文簡述了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)的組成原理，分析了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在應(yīng)用中的設(shè)計依據(jù)和相關(guān)規(guī)范。后通過安科瑞剩余電流式電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)在鄒城市體育中心項目的實例介紹，闡述了電氣火災(zāi)監(jiān)控系統(tǒng)功能的實現(xiàn)及其重要意義。 ? 關(guān)鍵詞：?電氣火災(zāi)；監(jiān)控系統(tǒng)；Acrel-6000/B；鄒城市體育中心 ? 0?前言 &

• 安科瑞電能管理系統(tǒng)云南省昭通市北部新區(qū)醫(yī)院的應(yīng)用

  楊馨 安科瑞電氣股份有限公司 ?上海嘉定 摘要：昭通市北部新區(qū)醫(yī)院，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-3000電能管理系統(tǒng)實現(xiàn)醫(yī)院內(nèi)各回路用電的實時監(jiān)控和電能管理。 關(guān)鍵字：昭通市北部新區(qū)醫(yī)院；智能電力儀表；Acrel-3000；電能管理； 0、引言 隨著電力網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展，用電負荷的持續(xù)增長，各種新型負載不斷涌現(xiàn)，

• 湖州BA系列交流電流傳感器報價

  湖州BA系列交流電流傳感器報價公告 尊敬的客戶： 感謝您對我們公司產(chǎn)品的關(guān)注和支持！為了較好地為您提供服務(wù)，我們特此發(fā)布湖州BA系列交流電流傳感器的報價信息。 湖州BA系列交流電流傳感器是一種高性能的測量設(shè)備，采用**的技術(shù)和精密的制造工藝。該傳感器具有高精度、高穩(wěn)定性和高可靠性的特點，可廣泛應(yīng)用于各種電力系統(tǒng)和工業(yè)自動化領(lǐng)域。無論是對于工業(yè)控制系統(tǒng)的**監(jiān)測，還是對于電力系統(tǒng)的安全運行，BA系列

• 平山旭陽興宇新材料有限公司4.5萬噸年針狀焦項目電力監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計和應(yīng)用

  楊馨安科瑞電氣股份有限公司，上海 嘉定 201801；摘要：介紹平山旭陽興宇新材料有限公司4.5萬噸年針狀焦項目電力監(jiān)控系統(tǒng)，采用智能電力儀表采集配電現(xiàn)場的各種電參量和開關(guān)信號。系統(tǒng)采用現(xiàn)場就地組網(wǎng)的方式，組網(wǎng)后通過現(xiàn)場總線通訊并遠傳至后臺，通過Acrel-2000型電力監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)配電回路用電的實時監(jiān)控和電能管理。?關(guān)鍵詞：馬達保護器；智能電力儀表;Acrel-2000型；電力監(jiān)控系