數(shù)據(jù)中心直流供電系統(tǒng)能效提升策略分析

張斌

摘 要：在新時(shí)期環(huán)境下，數(shù)據(jù)中心行業(yè)的發(fā)展十分迅速，其推動(dòng)社會(huì)發(fā)展和進(jìn)度的同時(shí)，對能源的消耗也是十分巨大，而數(shù)據(jù)中心效率問題逐漸成為現(xiàn)階段緊迫研究的課題。在電力設(shè)施起初部署中，如何實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心直流供電系統(tǒng)能效提升也是其行業(yè)研究的重點(diǎn)，下面，本文就針對相關(guān)案例數(shù)據(jù)中心直流供電系統(tǒng)能效提升策略進(jìn)行分析，希望對相關(guān)工程建設(shè)提供幫助。

關(guān)鍵詞：數(shù)據(jù)中心;直流供電;系統(tǒng)能效;提升策略

現(xiàn)階段，人們對網(wǎng)絡(luò)與信息的依賴越來越大，這對數(shù)據(jù)中心也提出了更高的要求，需要其朝接入的高速化、規(guī)模的大型化和功能的復(fù)雜化等趨勢發(fā)展，而這勢必增加了數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的能耗，直流供電系統(tǒng)具有著顯著的優(yōu)勢，在使用直流供電系統(tǒng)基礎(chǔ)上如何實(shí)現(xiàn)能效的提升，就是本文主要研究的內(nèi)容。

1 數(shù)據(jù)中心直流供電系統(tǒng)概述

在數(shù)據(jù)中心的直流供電系統(tǒng)中，主要包括交流輸入、DC-UPS的供電和直流配電等系統(tǒng)內(nèi)容。此系統(tǒng)具有著集成化、模塊化和無單路徑的故障點(diǎn)等功能。在系統(tǒng)的集成化方面，其交流配電、DC-UPS的供電和直流的配電等系統(tǒng)是整體性的系統(tǒng)，能夠?qū)蛻魯?shù)據(jù)的機(jī)房提供便利建設(shè)，還能夠?yàn)闄C(jī)房內(nèi)全部供電設(shè)備進(jìn)行接口的提供，包括空調(diào)、通訊、指示燈、服務(wù)器的電源等接口。在模塊化方面，主要涉及監(jiān)控、直流、系統(tǒng)的配電、智能化配電的控制和無線電池的偵測等模塊，對傳統(tǒng)交流的UPS供電系統(tǒng)中存在的維護(hù)困難和不易標(biāo)準(zhǔn)化的維修等問題進(jìn)行了有效解決。在無單路徑的故障點(diǎn)方面，為了對供電系統(tǒng)內(nèi)單路的故障點(diǎn)和傳統(tǒng)冗余的設(shè)計(jì)等弊端進(jìn)行解決，通過在系統(tǒng)內(nèi)對單個(gè)的故障點(diǎn)盡可能減少就能夠?qū)崿F(xiàn)上述問題的處理，同時(shí)還能夠?qū)鹘y(tǒng)交流供電冗余導(dǎo)致系統(tǒng)存在龐大和低利用率低等問題進(jìn)行解決[1]。

此系統(tǒng)具有著顯著的特點(diǎn)，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較簡單，系統(tǒng)的設(shè)備以及元器件也得到了有效減少，在機(jī)控中不需對鎖相等一些交流復(fù)雜的環(huán)節(jié)進(jìn)行考慮，因此實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)可靠性的提升;此系統(tǒng)內(nèi)電池和模塊輸出能夠直接進(jìn)行并聯(lián)，能對非突發(fā)性的故障進(jìn)行預(yù)見，從而達(dá)到不停電的維護(hù)效果，有效提升系統(tǒng)可用性;此系統(tǒng)還具有很高的效率，其模塊的效率超過97%，系統(tǒng)的效率提升了10%，且電池的工作效率達(dá)到100%;另外，此系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了智能化的管理，便于維護(hù)和操作。

2 數(shù)據(jù)中心直流供電系統(tǒng)能效提升策略

2.1 合理選擇供電方式

在傳統(tǒng)的直流供電系統(tǒng)中，電網(wǎng)主要是進(jìn)行交流電壓的提供，IT設(shè)備的邏輯電路主要使用直流的低電壓，而對IT設(shè)備進(jìn)行電源提供的設(shè)備需要進(jìn)行電壓的有效轉(zhuǎn)換，而隨著不斷的發(fā)展，直流供電系統(tǒng)逐漸發(fā)展為模塊化的系統(tǒng)，而很難實(shí)現(xiàn)對可靠性的進(jìn)一步提升。為了對供電系統(tǒng)可靠性進(jìn)行提升，往往傳統(tǒng)直流供電系統(tǒng)規(guī)模需要超過數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備規(guī)模，這對其供電系統(tǒng)資源就造成了浪費(fèi)。而為了滿足直流供電系統(tǒng)對數(shù)據(jù)中心的可靠和高效供電，就推動(dòng)了高壓直流供電系統(tǒng)的出現(xiàn)和運(yùn)用。這種高壓直流供電的系統(tǒng)具有簡單化的并機(jī)技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對大量模塊的并聯(lián)，而每個(gè)模塊利用率能夠超過七成[2]。

2.2 接入新能源

在數(shù)據(jù)中心中使用直流供電系統(tǒng)，能夠有效的提升供電的可靠性，對供電系統(tǒng)系統(tǒng)內(nèi)損耗也能夠有效降低，并且為分布式的電源接入也提供良好的通道條件。盡管分布式的電源具有分布廣、容量和規(guī)模較小、功率的穩(wěn)定性比較差等特點(diǎn)，但是是一種可再生的能源類型，也近年來發(fā)展的焦點(diǎn)內(nèi)容，而接入新能源也是此系統(tǒng)供電發(fā)展的一個(gè)趨勢，并且通過接入新能源也能夠提高其系統(tǒng)能效。在直流的微網(wǎng)中，就逐漸應(yīng)用了分布式的電源接入方式，而數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分布式的新能源引入，就能夠有效降低系統(tǒng)對電能的大量消耗以及對電能的過于依賴。在此系統(tǒng)供電中接入的新能源也有很多種類，主要包括燃料電池、太陽能的光伏電池和風(fēng)力的發(fā)電機(jī)等。

2.3 制冷系統(tǒng)的能效方面

在數(shù)據(jù)中心和輔助系統(tǒng)內(nèi)，制冷系統(tǒng)對能源的消耗是最大的。往往為了滿足數(shù)據(jù)中心具備良好環(huán)境的要求，需要制冷系統(tǒng)不間斷地工作，制冷系統(tǒng)一般都是通過電能進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的，而一些能效較高數(shù)據(jù)中心就逐漸把自然冷卻思路在制冷系統(tǒng)內(nèi)進(jìn)行引入，借助自然界內(nèi)風(fēng)、水流和低溫的環(huán)境等，來實(shí)施數(shù)據(jù)中心的自然冷卻效果，從而將制冷系統(tǒng)電能消耗實(shí)現(xiàn)有效降低，這也是提高數(shù)據(jù)中心能效的重要途徑[3]。

2.4 IT設(shè)備的能效方面

在數(shù)據(jù)中心中，IT設(shè)備是其核心部分，對數(shù)據(jù)中心正常的運(yùn)行和使用具有直接的影響，同時(shí)其能效和數(shù)據(jù)中心能效有著密切關(guān)系，往往IT設(shè)備供電的效率和負(fù)載率呈現(xiàn)負(fù)相關(guān)的狀態(tài)。在IT設(shè)備閑置的時(shí)候，其功耗能夠達(dá)到60%左右額定的功耗，后跟隨負(fù)載率不斷進(jìn)行提升，其功耗水平逐漸發(fā)生提高。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)和研究，其IT設(shè)備平均的負(fù)載率僅達(dá)到20%～30%的范圍，為了解決此類問題，就可以借助一些先進(jìn)IT技術(shù)的應(yīng)用，比如負(fù)載節(jié)能的分配算法和服務(wù)器的虛擬化等技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。

3 結(jié)語

綜上所述，數(shù)據(jù)中心直流供電系統(tǒng)和傳統(tǒng)供電系統(tǒng)具有著顯著的優(yōu)勢，具有著巨大的應(yīng)用和發(fā)展?jié)摿Γ鵀榱烁冒l(fā)揮數(shù)據(jù)中心直流供電系統(tǒng)的作用，還需要采取有效的策略加強(qiáng)對其能效的提升，這不僅是保證其系統(tǒng)性能的要求，同時(shí)也是其技術(shù)發(fā)展中需要重視和突破的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

參考文獻(xiàn)：

[1]周海珠，張成昱.綠色數(shù)據(jù)中心能效提升建設(shè)探討[J].建設(shè)科技，2016（16）：00163.

[2]孟明，盧玉舟，陳世超.綠色數(shù)據(jù)中心直流供電系統(tǒng)的運(yùn)行控制[J].電力建設(shè)，2016，37（10）：33-40.

[3]譚雄華.數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng)在電力行業(yè)的應(yīng)用[J].信息與電腦：理論版，2016（15）：120-122.