关于数据中心供电系统节能配置模式的探讨

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1、关于数据中心供电系统节能配置模式的探讨（世源科技工程有限公司，广东，广州，510630）1、项目背景及目的随着中国经济的飞速发展和企业对互联网认识的不断加深，IDC数据中心在近几年成为投资热点。但随之而来的就是IDC数据中心日益庞大的电费开销。根据近期Gartner的预测报告中提到，企业平均每年在用电成木上的花费大于它建设时在硬件设备上的投资额。如何降低数据中心的运营成木是各类运营商关注的问题。供电系统是IDC数据中心节能的最重要一环，其中包括UPS和变压器两个主要供电设备。机房所有的IT设备均由UPS供电，大型数据中心的UPS装机总容量均己经达到千万伏安级。变压器则是高低压配

2、电系统的核心，牵涉到数据中心最重要部分的建设与运行费用。木文将分析现有数据中心的能耗现状，综合对比各类因素进行深入研究，为后续数据中心规划、实施及其机房节能提供经验数据，提出改进的措施及合理建议。2、现有数据中心供电系统存在的问题根据对多个运营商、企业数据中心的供电系统进行数据实地采集，经分析存在下述问题。1）UPS的平时负载率较低UPS是数据中心里至关重要的一环，其关系到通信设备的正常运行，同时也是占投资比较大的建设内容。多数数据中心的UPS的负载率分布于20%〜30%之间，而主用负载率分布于40%〜55%之间。UPS的负载率维持在40%〜100%之间时，其供电效率能保持在9

3、0%以上；而当UPS的负载率低于30%时，效率迅速下滑，导致电能损耗加大。当UPS的负载率为20%〜30%的范围吋，其损耗不容忽视。2）变压器的平吋负载率较低变压器是数据中心供电系统中的前端核心部分，其选型牵涉到供电系统日常运行的节能，以及工程建设中变配电系统的投资。根据实测数据，多数数据中心的变压器的负载率分布于20%~30%之间，而主用负载率分布于40%〜55%之间。0前新型的变压器最佳负载率为0.45左右，反映变压器的设计选型同样偏大，导致建设中外电引入、高低压配电系统，以及柴油发电机组等一系列供配电设备的投资浪费，同时导致运行损耗增加。3、数据中心供电系统节能配置模式的

4、内容为了给后续数据中心的设计与建设提供更好的优化模式，以达到节能减排、降低建设投资与运行费用的0的，本文将提出数据中心供电系统的节能配置模式，其内容包含：1）用电负荷需要系数的合理取值2）UPS等电源设备的合理设计选型3）变压器及变配电系统的合理设计选型4）降低供电系统中的谐波3.1用电负荷需要系数的合理取值研宄机房用电负荷（包括IT设备、空调主设备、机房空调末端）在设计中的关键性指标一一需要系数的取值方法，以指导后续机房建设中对变压器、UPS等设备的选型设计。1）通信设备的需要系数取值数据中心内最大的用电设备类型就是通信设备，因此如果要对UPS、变压器等供电设备合理选型，首要

5、工作就是要把通信设备的需要系数约束在合理范围内。參通信设备功率的计算方式单机架功率通常标识为4kW、6kW等，其意义是限制一个机架上安装的通信设备的功率总和。对于单个通信设备而言，在设计中用于计算的“设备功率”取自其铭牌电源标称功率。而实际上从单机的铭牌电源标称功率是指设备的最大输出功率，不可将其直接用于计算负荷，而应考虑：电源的AC/DC效率（约85%）、电源本身的裕量（约80%）、多台设备运行的同时系数（约0.8）,综合计算，可知一般机架的实际需要系数约为0.75。參机架上架率数据中心本身机架的上架量不平衡导致了各机房之间的通信负荷用电有较大的差异，机架上架率对需要系数奋较

6、大的影响。应根据企业的发展状况和市场情况对机架的上架率进行估算。应综合分析上述因素，再结合现有机房的运营经验，对新建数据中心的需要系数进行范围上的确定。在设计阶段，在单机架功率已经明确的前提下，结合考虑业务类型、远期扩容需求，通信设备的设计需要系数可在0.7〜0.75之间选择。3.2UPS设计选型3.2.1采用高效低耗的UPS设备UPS主机的效率直接决定了整个UPS系统的能耗，这也使得数据中心运营单位对UPS效率的要求日益提高。以一个容量为300KVA的UPS为例，每度电按0.9元计算，UPS效率每提高1%，一年节省的电费为300×0.8×0.01&ti

7、mes;24×365×0.9=18921.6元。可见提高UPS的工作效率，可以为运营单位节省一大笔电费，因此提高UPS效率是降低整个机房能耗的最直接方法。UPS效率的提升是与产品设备紧密相关的。建设单位在招标采购吋应对UPS设备的效率作出严格规定，杜绝高耗能低效率的产品。3.2.2UPS的按需扩容策略通常数据中心的机架上架并非一步到位，而是在几年内逐步上架。如果UPS—次投资完成，一次性建设几套大功率的UPS并机，则初期负载只会有10〜20%,没有达到规划的负载就进入