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摘要:数据中心属于耗能大户已成行业共识,在“双碳”大背景下,人们的注意力正从力求建设更低PUE的数据中心逐步拓宽到打造综合资源节约型的数据中心上来。以某数据中心为例,引入一种10 kV交流输入、380 V交流不间断电源输出的融合型智能电力模组(Hybrid iPower Module),从系统架构、配电融合、资源节约、集中监控、智能管理和实际成效等角度进行论证,证明该电力模型在数据中心领域具有良好的应用前景和推广价值。
关键词:10kV AC/380V AC;融合型电源;集中管理;电力模组
doi:10.12045/j.issn.1007-3043.2023.01.014
背景
1.1 政策背景
随着以云计算和大数据为代表的数字经济的高速发展,数据中心已成为信息社会重要的基础设施。2020 年 3 月,习近平总书记明确要求加快 5G 网络、数据中心等新型基础设施的建设;2021年7月,工信部下发《新型数据中心发展三年行动计划(2021—2023年)》;2022年2月,国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局联合发文同意在国内启动全国一体化八大国家算力枢纽节点、10个国家数据中心集群建设,这标志着“东数西算”工程全面启动。
2020年,全国数据中心耗电量已达 1 507亿 kWh,约占国民经济能耗比重的2%,提升变配电系统供电效率、减少供电级数、缩短供电链路成为通信电源行业从业者重点关注的问题。2020 年 9 月,习近平总书记在第75届联合国大会上提出“中国将提高国家自主贡献力度,采取更加有力的政策和措施,力争于 2030 年前二氧化碳排放量达到峰值,2060年前实现“碳中和”的战略目标。为此,人们的思维不能仅仅停留在节约电能一个维度上,而是要体现在全方位的综合资源节约,如电力、水源、土地、材料和人力等。
1.2 行业背景
当前,数据中心的常规供电系统采用分级架构、分区设置和分期建设,楼内设置独立的变配电室,高低压柜与交/直流不间断电源系统分布在不同的机房,各系统之间独立设计并由不同的厂家生产。一次和二次线缆需要现场连接,输入输出配电级数多,监控系统接口需要直接面对每一个元器件,调试困难。供电系统使用时需先期设计,现场组装、现场调试,施工周期较长。
供电系统通常包含若干电力监控子系统,智能化程度较低;各子系统分设在不同的物理空间,无法获取整个系统的上下级链路关系、设备间的相互影响和实时运行状态;无法对故障进行预判处理,只有当系统出现故障时才能感知;且无法实时掌握故障发生的位置,需通过人工逐点排查,易造成业务中断。简言之,数据中心内的传统供电系统占用空间资源较多,分级分段建设导致电源架构分散,电源单系统容量小,系统建设周期长,施工工艺不可控、智能化管理水平欠缺。
数字产业的飞速发展和激烈的市场竞争使建设绿色低碳、简约高效、标准化、智能化的数据中心成为产业发展的必然选择,因此,传统数据中心的供电架构、监控能力和建设模式等都面临着变革的内生动力。
1.3 项目背景
2020年10月,某省联通收到某大型互联网客户的“PTG 芯片”测试机房的业务需求,拟将该省某机房作为研发新一代芯片的测试机房。
芯片测试是芯片生产过程中的重要一环,是其生产工艺流程中必不可少的成品筛选环节,对于打破西方对中国高新技术产业的封锁,打造拥有高端芯片设计制造、产权自主可控的产业链具有重要的创新意义,同时该数据中心将会逐渐融入芯片生产链条中,后续可在新技术产业的布局中做出更多实践性的贡献。