一、绪论
　　
　　1.1研究背景
　　
　　随着互联网的快速发展和技术的不断更新,数据中心作为重要基础设施在数字化社会中扮演着极为重要的角色。数据中心的能源消耗量日益增长,因此在保证数据中心连续稳定运行的前提下,如何实现能源消耗量的降低以及对环境的友好度提高,是有待解决的问题。数据中心的电源架构设计是解决该问题的重要途径之一。基于此,本文选取了大型数据中心电源架构设计为研究对象,探讨了双电源、UPS和备用柴油发电机组等技术在其中的应用,以及如何实现数据中心电源架构的节能减碳和安全稳定。
　　
　　1.2研究目的
　　
　　本文旨在探究大型数据中心电源架构的设计方案,主要研究双电源、UPS和备用柴油发电机组等技术在供电系统架构中的应用,并提出节能减碳和安全稳定的措施,从而为数据中心的可持续性发展提供一定的思路和参考。通过本文的研究,旨在为数据中心电源架构的优化提供参考,并为相关行业和领域的实践工作提供支持。
　　
　　1.3研究方法
　　
　　本文采用文献资料法和实验法相结合的研究方法,通过对国内外相关文献的综合分析和对实际数据中心电源架构的实验研究,对数据中心电源架构设计的相关问题进行了全面深入地探讨和研究。也对电源架构的设计方案进行了可行性分析和经济性论证,并通过研究来验证方案的可行性和有效性。在研究中注重实践应用,充分结合实际情况及案例,为数据中心的建设提供一定的参考依据。
　　
　　1.4论文结构
　　
　　本论文的研究对象是数据中心电源架构设计。针对数据中心电源架构的要求不断提高的现状,本文设计了双电源、UPS和备用柴油发电机组等技术的应用,以及对如何节能减碳和保证安全稳定提出了观点。
　　
　　二、双电源供电设计
　　
　　根据GB50174-2017数据中心设计规范,A级数据中心采用双重市电电源供电,并且配置备用电源。备用电源宜采用独立于正常电源的柴油发电机组,也可采用供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路[1]。双电源供电策略是数据中心电源架构设计中一种重要的主流技术方案。它通过利用两个电源,即来自两个不同发电厂或同一发电厂不同的两个变压器的电源相互补充,可以保证数据中心的持续稳定供电。双电源供电策略的实际应用是将两个电源同时使用,当一路市电失电时另一路市电承担全部负载,当两个主干电源同时发生故障或停电时,备用电源柴油发电机立即切换过来,备用电源启动需要一定的时间,这样会造成一定时间内供电系统是断电的,需要UPS不间断电源通过电池组的逆变提供系统供电的连续性,以保证数据中心系统的正常运行。2N(双系统)架构如图2.1所示。
　　
　　2.1双电源供电原理:
　　
　　在数据中心电源架构设计中,双电源供电原理是一种常用的技术,其基本思想是通过两个不同的供电电源互相备份来保证供电系统的可靠性和持续性。其中,主干电源和备用电源互相备份,都可以为数据中心提供电力支持。而当一个电源故障或停电时,备用电源会自动切换,以保证持续的电力供应。
　　
　　双电源供电的优势主要包括以下几个方面:
　　
　　2.1.1可靠性高:在采用双电源供电的情况下,当其中一个其中一路市电电源出现故障时,备用改为另一路市电(去掉备用两个字,因为这一路正常时也在担负一半负载的供电,不是备用关系),电源可以立即接管供电工作,保证了数据中心供电的连续运行和稳定性。
　　
　　2.1.2安全性强:数据中心的正常运行对电源的安全性要求非常高。采用双电源供电可以避免单一电源故障对数据中心造成的影响,从而保证了电源的安全性。
　　
　　2.1.3可维护性好:当其中一个电源需要进行维护或更换时,备用电源可以在不影响数据中心运行的情况下进行维护和替换。
　　
　　2.1.4节约成本:相比于单一电源供电,双电源供电可以减少电源故障的风险,从而减少因故障造成的损失和维修成本。同时,采用双电源供电可以降低数据中心的停机时间和业务中断,提高了数据中心的工作效率。
　　
　　供电架构设计思路
　　
　　本方案为2N双路市电架构设计,假设本方案的总供电容量为60,000kVA(总供电容量就是每一路接入系统的变压器容量)。拟建一栋数据中心,一栋约3,000个4.4kW的机柜,满足GB50174-2017中的A级机房标准,并尽量兼容多种类型客户的需求,综合机房模块、制冷、照明、弱电及控制系统等不同单元设备容量及数量,并考虑功率因数(0.8～1)和带载系数(0.7～0.8),可以计算出总用电负荷约46,100kW。
　　
　　2.2变压器选型
　　
　　1）国内10kV配电网常采用的变压器类型有:非合金铁芯变压器和油浸式配电变压器S11系列配电变压器以及SCB干式变压器等。本架构根据总供电容量60,000kVA选用额定容量2500kVA的干式变压器24台,具体型号为:SCBH15。
　　
　　24×2500=60,000kVA (2.1)
　　
　　2）本架构供电分为IT供电和动力供电。IT设备单独使用变压器;其他动力设备单独使用变压器,IT设备和其他动力设备分开的好处是动力设备故障或者短路不影响IT运行。
　　
　　2.3UPS选择
　　
　　UPS的选择数量以及负荷计算见表2.1
　　
　　机柜负载见式(2.2)可知,
　　
　　3000×4.4(kW)×0.8×1.2=12672kW (2.2)
　　
　　设计UPS提供负载功率见式 (2.3),
　　
　　26×500kW=13,000kW (2.3)
　　
　　计算机房面积见式(2.4),S(机房面积)=主机房
　　
　　面积单台占用面积3.5～5.5m2(取中间值4.5)×(机柜总台数机房面积)
　　
　　3,000=4.5m2×3,000=13,500m2 (2.4)
　　
　　计算照明功率见式(2.5),P(每平米的照明功率)×S(机房面积)=照明功率
　　
　　20W×13500平米=270kW (2.5)
　　
　　计算机柜之外的设备负载总功率见式 (2.6),
　　
　　(270+500+1,200kW)=1970kW(2.6)
　　
　　计算UPS为其提供的总功率见式(2.7),
　　
　　4×500kW=2,000kW(2.7)
　　
　　2.4柴油发电机的选用功率和台数（冗余台数）
　　
　　GB50174-2017标准要求:备用型柴油机不能小于G3。本架构根据总负荷41,600kW选用备用功率2000kW的10kV高压柴发30台,其中4台作为冗余机组。按照主用功率计,26台柴油发电机可以提供的应急负荷容量为52,000kW,计算过程见式(2.8)。
　　
　　26×2,000kW=52,000kW (2.8)
　　
　　按照主用功率的80%(有发电机厂家的测算证明)作为连续功率计算,且在留有冗余机组的情况下,此发电机楼可以提供的功率为4,1600kW;能够满足数据中心所有应急负荷需求,计算过程见式(2.9)。
　　
　　52,000kW×80%=41600kW (2.9)
　　
　　2.5 市电/油机逐级投切
　　
　　逐级投切广泛应用在油机电源与市电电源之间的切换过程,让各支路设备分步投切,实现负载的递增和递减。当柴油发电机组充当电源时,各负载出线依次进行合闸,保证柴油发电机组系统负载的递增。当柴油发电机组充当电源退出前,各路负载依次进行分闸,保证柴油发电机组系统的负载递减。逐级投切功能实现负载递增和负载递减,是保证柴油发电机电源可靠投入和安全运行的前提。
　　
　　逐级切换的意义:相比传统的市电电源与柴油发电机电源直接切换相比,逐级投切技术的产生,实现对负载进行管理,使负载能够按照逻辑设定进行逐步增加或逐步减少,这样的好处是避免了切换过程中大电流对柴油发电机启动的冲击,提高柴油发电机的启动成功率，保证柴油发动机电源和市电电源能够更加平稳的切换，保障数据中心的供电安全。
　　
　　低压系统设计同组别、同容量的变压器每2台一组,设母联开关,同组两台变压器一次侧电源引自不同的10kV母线段。正常运行时,两台变压器同时工作,互为备用,低压母联开关断开运行。当其中一台变压器故障或检修时,断开故障或检修侧低压进线开关,闭合母联开关,该变压器负载由另一台变压器供电。同组的两个进线开关和母联开关间设电气连锁,任何时候只能有两台开关处于合闸状态[2]。
　　
　　母联开关可设置在自动、手动运行模式。自动状态下,当一路电源失电,延时3s后,自动断开失电侧进线开关,母联开关可自动投入。当失电电源恢复供电后,手动恢复正常状态(即自投不自复)。5s后仍没有自投,自动投入的功能解除。
　　
　　由低压开关柜采用放射式电缆和母线回路向各配电/用电设备供电。
　　
　　2.6 数据中心常见供电系统故障分析与预防策略
　　
　　2.6.1电池故障引发的火灾
　　
　　故障案例:某数据中心起火,造成机房过火,电池全烧毁,2个服务器机柜被烧毁,机房电源中断,所有系统瘫痪。切换至灾备中心后全部系统恢复需要几天时间。
　　
　　故障分析:电池安装在地板下,电池发生短路,引起火灾,火势在空调送风的作用下迅速蔓延。
　　
　　解决办法:(1)电池安装在电池间的电池架上易于巡检和通风的位置。(2)安装电池检测系统、安装极早期烟雾探测器,及时发现隐患[3]。
　　
　　2.6.2不重视设备物理的安全冗余和容错
　　
　　故障案例:某数据中心电池短路引发火灾,切断电源,导致数据中心所有设备断电,业务中断。
　　
　　故障分析:若将两路配电系统置于同一物理环境中，一旦发生致命的突发事件，其波及范围将扩大至整个系统，因为电池短路是导致火灾的根本原因。
　　
　　解决办法:(1)两套配电系统做物理隔离。(2)电池做物理隔离。(3)安装电池检测系统,对每一节电池的电压、电流、内阻以及充放电过程进行全面监测,以实现对故障电池组的及时预警和更换,从而从源头上预防事故的发生。(4)安装初期烟雾探测器,以便及时探测潜在的危险因素。
　　
　　2.6.3高压互感器起火
　　
　　故障案例:某数据中心高压柜有冒烟现象并有浓重焦味。
　　
　　故障分析:电压互感器B相出现爆炸
　　
　　解决办法:更换电压互感器,在使用中,高压电压互感器设备耐压性能下降,需要引起注意并加强巡检。
　　
　　2.6.4变压器起火
　　
　　故障案例:某数据中心变电房出现冒烟并伴随浓重焦味。
　　
　　故障分析:变压器故障并引发明火
　　
　　解决办法:进行负荷转移,安排更换变压器。变压器品质是关键,变压器需要定期巡检和维护。
　　
　　2.6.5封闭母线接触不良
　　
　　故障案例:某数据中心配电机房投运一年左右,机房内闻到有淡淡的烧焦味。
　　
　　故障分析:检查变压器和配电柜未发现异常。用红外检查,发现一接头处异常发热。母线接头处有螺栓未拧紧,负荷增加后发热严重。
　　
　　解决办法:施工应注重细节和产品质量要有保证。
　　
　　三、数据中心供电架构的接地系统设计
　　
　　3.1等电位接地
　　
　　数据中心整体设备的金属外壳都要等电位并接到等电位端子箱,使金属外壳整体形成同位体等电位,等电位端子箱与建筑的总接地可靠连接。
　　
　　3.2接地系统的重要性
　　
　　数据中心里有大量电子设备,需要做接地处理。接地对电子设备安全和可靠地运行以及对操作、维护、运行人员的人身安全,都起很大的作用。如果电子设备没有接地,当其某一部分绝缘损坏时,外壳将带电,由于线路与大地间存在电容,人体触及此绝缘损坏的设备外壳,将遭受触电危险[4]。将电子设备接地后,接地短路电流将同时沿接地体和人体两条通路通过。接地电阻一般为4Ω以下,而人体电阻约为1000Ω,因此通过接地体的分流作用,流经人体的电流几乎等于零,这样就避免了在短路故障电流下人体触电的危险[5]。还有对设备本身也有保护,当设备没有接地,设备里的各种电容电阻容易形成压差,一旦形成回流,就会产生较大电流,击穿元器件,对设备是一种伤害。因此,数据中心里必须要部署接地系统,所有的电子设备必须有效接地,避免危险发生[6]。
　　
　　3.3接地设计
　　
　　如果是直流工作的设备,大型数据中心一般采用网格法,用横截面积为(2.5mm×50mm)左右的铜带,在整个机房敷设网格地线,等电位接地母排,网格网眼尺寸与防静电地板尺寸一致,交叉点焊接在一起。所有设备将自己的直流地线就近连接在网格地线上。网格法既有汇集法的逻辑电位参考点一致的优点,又有串联法连接简单的优点,还大大降低了机房内部噪声和外部干扰,但网格法造价昂贵,施工复杂,适用于规模较大的机房。直流设备一般工作电平低,信号幅度小,容易收到地电位差和外界磁场的干扰,因此直流设备需要一个良好的直流工作接地,以消除地电位差和磁场的影响。
　　
　　数据中心里大部分设备都是交流供电,当然也需要接地。交流工作接地是将这些电子设备输出三相绕组的中性点与埋入大地的接地体相连结,从而确保人身和设备安全。若中性点接地,当一路相线触碰大地时,接地电流就成为很大的单相短路电流,保护设备能准确而快速地动作切断电源,绝大多数的数据中心均采用电源中性线接地系统,电子设备采用金属外壳及机架接PE线或直接接地。接地的交流电源馈线,采用四心屏蔽电缆,并将电缆的屏蔽层接在分线盘的接地母线上。当电缆长度超过50m时,应从接地母线上用专线引出机房做双重接地。同时要求电源供电采用多级分电盘分支供电方式供电,每路馈线应设有带过流脱扣器的低压断路器[6]。交流接地系统的中性点可用绝缘导线串联起来,接到配电柜的中线上,然后通过接地母线将其接地[8]。
　　
　　3.4注意事项
　　
　　直流接地与交流接地理论上都是接地,一般情况下交流入地的电流比较大,而且接地也有一定的接地电阻,实际使用时要将两者的接地分开,入地点处要相隔一定距离,最好3m,使交流信号不会窜入直流电路。如果实在分不开,则尽可能在入地点相接,并在直流的电源线路上多接上退耦电容,减小与交流的耦合影响。直流接地使用阻性元件接地的,对交直流都有旁路作用,而交流接地使用容性元件接地,只对交流有旁路作用,对直流没有作用。交流设备应充分利用自然接地体进行接地,但要校验自然接地体的热稳定。直流设备中的零线应直接接地,不得与直接接地体有金属连接,如无绝缘隔离装置,两者之间不超过1m。
　　
　　3.5UPS应用策略
　　
　　在数据中心电源架构设计中,UPS备用是用电池来保障的连续性和稳定性并具有提高电源质量的作用。具体来说,UPS应用策略是通过引入UPS设备,将主干电源和备用电源进行互补,实现电源的无间断切换,从而保证了电源的持续稳定供电。在此过程中,UPS设备起到了重要的作用,一旦主电源故障或停电,UPS充当临时备用电源,确保数据中心的正常运行。同时，UPS设备还能有效地过滤电源中的干扰和噪声，提高电源的纯度和稳定性，保障数据中心设备的正常工作。
　　
　　3.5.1 UPS应用原理
　　
　　当市电正常供电时,UPS通过整流器将主干交流电源转化为设备所需的直流电源储存于UPS中,以备在主电源停电时维持设备运行。当市电停电时,UPS会立即启动,将电池中的直流电转换为交流电,以确保设备的连续供电。备用电源即柴油发电机在短时间内启动转速不稳,当它的转速达到稳定的50周波才会正式加入供电,柴油发电机组一般会在15min内相应并机启动,以提供高质量的电源。UPS电池组就是为了启动柴油发电机组配置的,同时也为A/B电源切换时的零点几秒的断电提供保障。A/B电源切换时,如果没有电池连续供电,零点几秒的切换断电也会造成IT宕机。
　　
　　3.5.2大型数据中心对UPS供电系统的需求
　　
　　一般来说,大型数据中心由IT设备子系统、供电子系统、布线子系统、空气调节子系统、监控子系统、安防子系统、防雷子系统及照明子系统等组成,供电子系统是数据中心所有设备运转的动力。为了保障数据中心的正常运行,根据数据中心特点和重要性,及根据GB50052-2009《供配电系统设计规范》对负荷分级的规定,大型数据中心各用电负荷等级分类如为,一级负荷、二级负荷和三级负荷,针对一级负荷中极其重要的负荷,必须选取UPS供电来保证供电质量。在建设大型数据中心时,建设方对数据中心的UPS供电系统的要求主要考虑以下几点因素:(1)UPS系统可靠性。(2)UPS的可扩展性。后续UPS系统扩容需解决以下问题:(1)新旧UPS系统的兼容性;(2)新增UPS与现场环境的兼容性;(3)扩容升级时业务中断[9]。
　　
　　3.5.3大功率UPS的构造及特性
　　
　　按电路结构来分,UPS有后备式、线交互式、在线双变换式和Delta变换式。由于大型数据中心用电负载量巨大(常达数万千瓦),所以数据中心中常用在线双变换式UPS,该种UPS的功率容量能达数百kVA,该种UPS的电路结构如图3.1所示,在线双变换式UPS主要由输入滤波器、整流器、蓄电池、逆变器、静态开关等组成。整流器和逆变器的双变换支路是主要工作通路;静态开关所在通路为静态通路,静态开关一般由一对并联反接的晶闸管组成;手动开关所在通路为维修通路。
　　
　　3.5.4UPS的选用
　　
　　数据中心行业目前还主要采用的是阀控式式固定型防酸式蓄电池(GF)。其优点是,使用寿命长、安全性高、安装方便、免维护、低内阻等特性。主要由铅和硫酸组成,其特点是使用时无需测比重和加水加酸,作为UPS结构的一部分电池性价比较高。
　　
　　另一种就是锂电池,目前也开始作为环保的首选。锂电池不含铅、镍和铬等重金属。与普通铅酸电池相比,锂电池具有重量轻、储能高、自放电低的特点,但当前价格相对较高一些。常用的电池是铅酸电池,属于工业电池,储存时间长,质量高,价格低。
　　
　　目前锂电池也已在UPS使用。一般机房里的大型UPS集群,预算高的话,可以用锂电池。使用更多的锂电池,不同的锂电池可以分批充放电。优点是电池密度高,节省空间,缺点是成本高,充放电的功率成本,复杂电池管理系统的芯片成本。
　　
　　综上所述,UPS备用在数据中心电源架构设计中具有重要的优势。它可以提供双重保障,同时具有快速、可靠、
　　
　　经济连续等诸多优点,可以有效保障数据中心的安全稳定运行。
　　
　　四、柴油发电机应用策略
　　
　　备用电源柴油发电机是数据中心电源架构中的一种重要应用策略。其作用是在市电故障或停电时,保障数据中心的连续性和稳定性。备用电源柴油发电机通常安装在数据中心的配电室或者室外,可以独立运行以等待电源故障恢复,为数据中心提供电力支持。备用电源柴油发电机具有可靠性高、运行稳定等特点,是保障数据中心电源安全的有效手段。柴油发电机供电具有启动快、噪音低和易于维护等特点。柴油机的燃料就是柴油,相对于其它燃料,柴油的储存稳定性较好,比较容易到达点火温度,且燃烧后的残留物比较少,操作安全可控,能够满足长时间的备用电源供电需求。备用电源柴油发电机在备用状态下处于冷备状态,当市电故障或停电时会自动启动,同时自动地将电源
　　
　　切换到供电回路中。
　　
　　4.1备用电源柴油发电机组的架构设计
　　
　　备用电源是整个供配电系统中的重要组成部分。数据中心A型的柴油发电机组应为(n+x)(x=1～n),由于需要1台柴油发电站才能达到基本容量,因此至少应有2台柴油发电机组,1台为冗余。柴油机机组的工作能力不应低于G3,必须保证其连续不定时工作,其输出能力必须能够达到最大负荷要求。N+1备用电源系统架构,通过ATS系统与市电连接,保证柴油机供电切换负载供电的可靠性。备用电源柴发设计架构如图4.1所示。
　　
　　4.2柴油发电机组的切换原理
　　
　　柴油发电机组设置手动和自动模式。在自动状态时,当检测到两路市电电源均失电后一般延时5s后柴油发电机组自动启动。并机成功后,自动断开失电母线上的市电电源进线开关,闭合失电母线上的应急电源进线开关,此时,失电母线切换为由备用电源柴油发电机供电。市电恢复后延时5s断开应急电源供电母线上的应急电源进线开关,闭合市电电源进线开关,柴油发电机组自送停机[10]并自动解列。
　　
　　柴油发电机组自启动信号由两端母线市电电源进线处电压互感器提供,两路市电电源失压后才能启动柴油发电机组。为防止市电电源与柴油发电机组电源之间并联时故障,市电10kV母线上的市电进线开关和柴油发电机组电源进线开关之间设电气联锁,任何时候同一段母线上的两个开关不能同时处于合闸状态[11]。另柴油发电机组中性点通过电阻接地。
　　
　　4.3备用电源柴油发电机引入电源架构
　　
　　备用电源柴油发电机的引入需要考虑多个方面,如可靠性、响应速度、能耗等。首先,在选择备用电源柴油发电机时,需要考虑其稳定性和可靠性,确保在紧急情况下能够及时提供电源。其次,备用电源柴油发电机的启动时间应该尽可能短,以确保数据中心的连续性和稳定性。最后,为了节约能源并减少碳排放,备用电源柴油发电机应该在不使用时处于热备状态,避免不必要的能源浪费。
　　
　　五、提高效率,降低PUE
　　
　　环境也是影响数据中心能耗的重要因素。数据中心能耗中相当一部分是设备自身冷却能耗,因此通过优化选址,充分利用各类冷能资源提高数据中心能效,尤为重要[12]。数据中心应充分考虑资源环境条件,选址应优先考虑能源丰富、气候条件适宜、自然灾害发生频次较低的地区,从规划设计阶段提高数据中心能源利用效率。数据中心应优先考虑采用液冷、高压直流、微模块以及虚拟化、云计算等先进技术及产品,充分考虑动力系统与IT系统的适配性,鼓励采用智能化监控管理平台,持续关注数据中心整体能效并改进,以降低数据中心的PUE值[13]。
　　
　　PUE是指数据中心总能耗和IT负荷所耗电量的比率。PUE值越趋向1,则说明数据中心绿色化越好,见式(5.1)。
　　　　　　
　　供配电能耗因子公式(5.2)
　　
　　能耗因子=P×(1-ω)÷P×ε×cosφ×94%=(1-ω)÷ε×cosφ×94%(5.2)
　　
　　所以通过分析市电,工频UPS和高频UPS的供配电能耗因子来分析这三种电源的节能性。PUE值与供配电能耗成正比,所以供电能耗数值越小越节能。
　　
　　六、可再生能源的利用
　　
　　可再生能源的利用是数据中心电源绿色化的关键措施之一。太阳能和风能是最为常见和可靠的可再生能源,并且两者能够互补使用,为数据中心节能减碳提供了较为可靠的基础如图6.1所示。
　　
　　光伏发电是利用太阳能实现对电源的低碳化可以采用太阳能光伏板发电技术,将太阳能转化为电能,为数据中心供电。同时,在没有太阳光照的情况下,可以通过风能发电来满足数据中心的能源需求。风能可以有效地补充太阳能不足带来的能源缺口。
　　
　　七、能源清洁化
　　
　　为了实现数据中心电源架构的清洁化,本文提出采用液态氮作为制冷剂、非湿式蒸发冷却系统以及变频冷水机组节能方案。相较于传统的制冷系统,此系统对电源的干扰小产生的无用功少。采用液态氮可以将制冷功率提高30%以上,同时避免了温室气体的排放。非湿式蒸发冷却系统则可以有效地减少水的消耗量和冷却机组功耗,从而降低不必要的能源消耗和排放的二氧化碳。变频冷水机组利用变频器调节水泵转速进而调节水泵功率,改善中央空调的节能效果,减少电能的消耗。这些措施也有利于保障数据中心的稳定性和可持续性发展。
　　
　　6.1液态氮制冷剂与非湿式蒸发冷却系统
　　
　　在数据中心电源架构设计中,本文提出了采用液态氮作为制冷剂与非湿式蒸发冷却系统配合使用。液态氮是一种非常优秀的制冷剂,其在低温下具有很好的制冷性能,并且不会对环境造成污染,是一种非常环保的选择。
　　
　　在具体实现上,采用非湿式蒸发冷却系统。非湿式蒸发冷却系统是一种节能环保的制冷技术,该技术在数据中心电源架构设计中具有非常广泛的应用前景。这种系统运行时,液态氮通过蒸发吸收周围的热量,同时产生低温的氮气,从而实现了对数据中心的制冷。相比于传统的制冷系统,非湿式蒸发冷却系统具有较高的能效节约电能,同时也可以避免因为湿度过高而导致的设备受潮问题。通过这个方案的实施,数据中心可以在实现制冷需求的同时,大大减少温室气体的排放。
　　
　　6.2变频冷水系统节能设计
　　
　　变频节能效果分析如下,测试时间为2023年3月28日。某数据中心配备了中央空调主机4台(1200RT×3+900RT×1)、冷冻水泵6台(75kW×4+55kW×2)、投入运行1,300RT主机1台、冷冻水泵1台,系统冗余量较大。
　　
　　变频设计前后用电情况对比,在工频运行下,变频测试了7h,水泵的输入电压397V,水泵输入电流138A,水泵输入功耗575kWh,空调主机功耗4560kWh,水泵每小时耗费82.14元;在变频运行下,变频测试了7h,水泵的输入电压397V,水泵输入电流82A,水泵输入功耗304KWH,空调主机功耗4676KWH,水泵每小时耗费43.43元。
　　
　　八、结论
　　
　　7.1.双电源、UPS和备用电源柴油发电机组等技术的应用使得数据中心电源架构更加安全稳定。在电源持续稳定供电的同时,备用电源的切换也保障了数据中心的连续性和稳定性。
　　
　　7.2.为了实现数据中心电源绿色化建设,本文提出了采用可再生能源和高效节能设备实现数据中心电源的低碳化,采用液态氮与非湿式蒸发冷却系统结合以及变频冷水机组节能设计实现电源的清洁化。这些构想的实施,可有效减少温室气体的排放,实现数据中心电源架构的节能减碳。
　　
　　7.3.本文提出的双电源、UPS和备用电源柴油发电机组等技术以及节能减碳的措施,不仅对当前的数据中心电源架构设计具有重要意义,而且在未来的数据中心可持续性发展方面也具有重要的指导作用。
　　
　　未来,随着数据中心规模不断扩大,对电源架构的可靠性、安全性和高效性的要求也将变得更加严格。因此,在未来的发展中,我们需要进一步优化现有的电源架构设计,在保证基础电源供电功能的同时,更加注重数据中心的可持续性发展。
　　
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　　[11]数据中心电力系统与化工厂电力系统的对比分析王建民;王智檀;赵世萍;-《信息与电脑(理论版)》-2014-11-15.
　　
　　[12]数据中心碳中和实现路径研究魏俊旗;岑婷玲;钟永恒;-《电信快报》-2023-02-10
　　
　　[13]我国数据中心低碳发展现状与路径分析高书辰;潘京津;-《信息技术与标准化》-2021-12-10
　　
　　[14]云数据中心高能效的虚拟机放置算法豆育升;崔晟圆;唐红;李鸿健;-《小型微型计算机系统》-2014-11-15
　　
　　[15]Emara T Z,Huang J Z.Distributed Data Strategies to Support Large-Scale Data Analysis Across Geo-Distributed Data Centers[J].IEEE Access,2020,8:178526-178538.
　　
　　编辑：Harris