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中国移动正规划建立多个集团级和更多数目的省级数据中心,这些数据中心将优先接纳云计较和虚拟化手艺,以及仓储式、模块化机房的建立模式,具有范围大,用电负荷密度高、总功率大、空间松散等特性。同时集团公司对计划建立的数据中心提出了低成本、低能耗、扩大灵敏的目的。因而对机房供电系统的可靠性、经济性、可扩展性、运转保护本钱、节能环保和占地空间等提出了更高的要求。



本文经由过程对通讯电源新产品、新技术使用阐发,提出了新型全分离供电构造、336V高压直流电源和锂电池的使用,来实现建立高可靠性、高保护性、高效节能和高灵活性的数据中心机房供电系统。




新型全分离供电构造




      一、新型全分离供电构造情势


  新型全分离供电构造是指将不间断电源体系(含电池)分离安装在用电装备的列头或列间,当场为ICT装备供电。全分离供电系统次要由电池柜、电源机柜和配电柜构成,其构成示意图如图1所示:

二、新型全分离供电构造特性


1、可取消电力电池室的建立,节省机房前期土建建立本钱

  因为将电源装备(含电池)分离到ICT装备机房内部安装,无需再零丁设置电力电池室,如许可削减机房前期土建建立本钱,更能进步机房的利用率; 

2、柔性计划,按需扩容,实现边生长边投资的建立模式 

  挑选模块化电源装备建立,电源体系容量能够按照机房的实践容量需求设置,逐渐扩容,无需在建设早期一次性按相称大容量建立,只要在机房早期计划好配电容量便可; 

3、电源体系构造简朴,可靠性高 

  从电源体系构成方面来看,全分离供电电源体系构成相对传统集合供电电源体系构成简朴,体系可靠性十分高。全分离供电系统完整贴近通讯装备供电,省去了输出配电屏到列头柜间的供电环节,经由过程体系可靠性计较,全分离供电系统可费用可到达99.999999%; 

4、电源体系服从高,节能结果较着 

  选用桑达电源装备,电源体系服从可以到达95%以上,与传统“1+1”UPS冗余体系比拟,电源体系服从可进步5%~10%; 

5、电源系统配置灵敏,可满意差别品级通讯装备的用电需求

  因为电源装备安装在每列装备的列头或列间,可按照通讯装备供电品级要求,接纳单电源或双电源体系供电。因而,当机房局部接纳全分离供电构造后,能够随时应对同ICT装备的供电需求, 进步了工作效率; 

6、电源装备安装松散,进步了机房通讯装备的装机率 

  因为列头电源装备均接纳19″尺度机柜安装,装备安装松散,占地面积小,拆装便利,以是搬家简单、快速、无华侈或少华侈,随时可满意机房地区调解的需求。 



三、新型全分离供电构造对装备的选型要求


  为了可以在统一机房内与ICT装备机柜同列安装,与ICT装备机柜连结气势派头分歧,电源装备选型设置要求以下:


1、电源机柜、配电柜和电池柜尺寸要求为尺度19″机柜; 

2、电源装备应接纳高可靠性的模块化电源(如组合式高压直流),电源体系容量可按照需求停止扩容; 

3、电池应选用大电流放电特性好,占地面积小、重量轻,无酸雾,合适在尺度19″机柜内安装的蓄电池(如锂电池); 

4、电源体系应有完美的监控管理功用,并可以接入机房动力情况监控体系,实现统一管理。 跟着通讯电源手艺的开展,模块化电源和新型锂电池在通讯行业的普遍使用,现有的新型电源产物(如高压直流和锂电池等装备)完整可以满意全分离供电方法电源装备的设置选型要求,为我们缔造了接纳全分离供电构造的条件。



336V高压直流电源使用


  高压直流供电系统(HVDC)是近几年正在研讨的一种集合了UPS供电系统和-48V直流供电系统的长处为一体的新型供电系统。 

  336V(标称电压)高压直流电源是中国移动提出的面向将来全新的供电计划,这与国际上提出380V的运转电压是分歧的,具有国际先进水平。


四、336V高压直流电源手艺特性


  336V高压直流供电系统克制了传统UPS供电系统服从低、可扩展性差、可靠性低、本钱高档弊端,具有电路简朴、变更少、可靠性高、服从高、体积小、本钱低等长处。其与传统UPS供电系统内部结构比照如图2所示。 

  336V高压直流供电系统能够很好地处理交换UPS存在的诸多成绩,各类参数比照见表1。


五、336V高压直流电源供电计划


  按照服务器输入电压的差别,336V高压直流电源在数据中心中供电计划次要有以下两种: 计划一:选用输入电压为12V直流服务器,经由过程在服务器机架中部设置336V/12V的嵌入式电源,集合为12V直流服务器供电。

  12V直流服务器使用已十分成熟,今朝阿里巴巴、谷歌、Facebook数据中心均选用的12V直流服务器。 

  计划二:选用输入电压为400V直流服务器,间接接纳336V高压直流体系供电。

  今朝国际上400V高压直流电源接口标准已于2012年2月份公布,HP、IBM等企业将连续推出400V直流服务器。 


六、336V高压直流电源产物成熟度


  目前国内次要通讯电源厂家(如华为、艾默生、桑达等)均研发消费出高效率(95%以上)的336V直流电源产物和高效率(94%以上)的336V/12V嵌入式电源或PSU,大部分厂家到场了中国移动336V高压直流电源试点使用工程,从体系各项测试成果来看,产物的各项目标参数完整合用通讯和数据装备的供电需求。 

  跟着国内外高压直流相干尺度的连续公布和产业链的成熟,通讯电源厂家将推出各类范例的336V直流电源及相干配套产物,信赖336V高压直流电源供电计划将成为数据中心***供电解决方案。 


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1、ICT装备336V直流供电道理

  今朝ICT装备次要以交换供电为主,交换电源模块(PSU)次要有两种,ATX尺度电源和SSI尺度电源,其简化的电路拓扑构造如图3所示。交换220V输入先颠末EMI滤波、整流、PFC电路,变更成380V阁下的直流,然后再将380V直流颠末DC/DC电路变更成12V直流,12V直流经由过程分压电路得到0.8~5.0V直流电压提供给ICT装备电子负载利用。

  关于接纳交换电源模块供电的ICT装备,能够将其交换电源模块交换为336V直流电源模块完成直流化晋级。336V直流电源模块的电路拓扑构造见图4。比拟交换电源模块,省去了整流、PFC这些AC/DC电路,间接将336V直流颠末DC/DC电路变更成12V直流,12V直流经由过程分压电路得到0.8~5.0V直流电压提供给ICT装备电子负载利用。因变更环节和电路的简化,336V直流电源模块比交换电源模块的可靠性、服从更高,本钱更低。

  从以上拓扑结构图的比照能够看出,ICT装备交换电源模块和336V直流电源模块有以下共同点: 

  •ICT装备内部根底事情电压均为12V直流,经由过程分压电路得到0.8~5.0V直流电为电子负载供电。不管内部输入交换仍是直流最初都需求转换成12V以下直流电压为电子负载供电。

  •DC/DC环节均备电气断绝 

  对ICT装备的电子负载来讲,交换电源模块和336V直流电源模块输出电源要求不异,交换电源模块供电的ICT装备在改换电源模块后能够接纳336V直流电源供电。

                 以华为公司消费的ICT装备为例,数据中心ICT装备撑持336V直流供电状况如表2所示。


       2、现有ICT装备336V直流供电撑持状况

  数据中心支流使用的设备有路由器、交换机(盒式交换机、框式交换机)、服务器(机架式服务器、刀片式服务器)、存储磁阵、防火墙装备等,这些装备中的大多数是接纳交换电源模块供电,这些交换电源模块部门是可插拔的自力的模块,部门是牢固安装在装备内部的自力模块。这些支流装备,大多数都能够经由过程将交换电源模块改换为直流电源模块的方法,撑持336V直流供电使用。但今朝的路由器、交换机等网络设备普通没有内置交换电源模块大概48V直流电源模块,不能经由过程改换电源模块的方法撑持336V直流。装备内部的业务单板、掌握单板等部件,也不能撑持336V直流间接输入供电。因而,路由器、交换机等网络设备需求经由过程外置336V转48V直流电源框的方法来实现撑持336V直流供电。将来,跟着路由器装备供电架构的演进,也会呈现内置336V直流电源模块的供电架构,间接撑持336V直流供电。 


锂电池使用


  锂电池是一种新型电池,今朝次要使用在电动汽车范畴,自2010年起,中国移动曾经开端在一些挪动通讯基站和高压直流供电系统装备的测试体系中试用,探究中国移动引入锂电池的安全性、适用性和经济性。 



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  锂电池与传统铅酸电池比拟,具有环境污染小、合用温度范畴宽、轮回期限长、高温机能好、充电服从高、能量比高(占地面积小、重量轻)等长处。磷酸铁锂电池与传统铅酸电池比照阐发如表3所示。


  从表3比照阐发来看,锂电池十分合适大电流短时间放电场合,因而关于高密度数据中心倡议优先思索设置锂电池,特别是与高压直流电源共同利用,供电构造简朴,可靠性高,占用空间小,能完整实现全分离供电构造的要求。


2、锂电池使用计划

  今朝,在通讯行业,锂电池产物次要以48V电池模块(由16节3.2V电芯构成)情势呈现的,当与336V直流电源共同利用时,挑选7个48V锂电池模块串连成336V锂电池组利用。 


  因为锂电池必需利用BMS(电池管理体系),且需求对每一个3.2V单体停止监测和掌握,以包管电池的一致性,但单一BMS管理100只以上的单体电池难度也很大。 


  针对此成绩,我们提出了336V锂电池组双层管理模式,底层为单位BMS,对单个48V锂电池模块停止监测和管理;上层为体系BMS,综合处置底层7个BMS单位的监测信息和管理要求,同时与336V直流电源监控模块停止通讯,来实现对336V锂电池组内部电芯停止管理,确保电池充放电的安全。 


3、锂电池产物成熟度

  今朝国内外次要锂电池厂家(如LG、比亚迪、双登等)均研发消费出可以与336V直流电源体系配套的电池产物,并停止了与336V直流电源共同使用测试,从测试数据来看,高质量的锂电池可以在数据中心机房中安全利用。 




结束语


今朝中国移动正主动展开通讯电源新技术、新产品的使用研讨,如在新型数据中心哈尔滨试点工程、呼哈基地中已接纳了336V直流电源和锂电池供电计划。跟着通讯电源新技术的不断发展使用,通讯电源装备可靠性的进步,以及数据中心机房计划、设想、建立职员和保护职员的看法的改革,响应的产物尺度、建立标准的完美,我们信赖全分离供电构造、336V高压直流和锂电池的使用势必成为数据中心机房中一种次要供电解决方案。源于:tfurse



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