3   现代数据中心供电系统规划与方案的选择

为数据中心的关键负载配置供电系统,首先要有正确的科学的选用原则,并遵循科学规范的规划设计流程。长久以来,人们设计和建造供电系统时,把主要精力和关注的目标放在对优质设备(主要是UPS等关键设备)的选用上,却忽视对供电方案的分析研究,或者简单地套用已成型的供电系统方案,其结果是,系统选用的供电方案和设备可能是一流的,而建设结果却达不到设计预期的效果,甚至是一流的设备因系统设计的不完善而不能正常可靠的工作。陈旧的观念和对很多问题的误解,付出的代价是高昂的成本和过长的建设周期,而系统的可用性、可扩展性、能源效率、可维护性等方面却不尽人意。

3.1   选择配置供电系统方案的原则与规划

在规划供电系统方案时首先要考虑的问题有:

(1)数据中心的定位和可用性要求;

(2)数据中心的规模和供电容量;

(3)电网环境和负载性质;

(4)数据中心基础设施的可持续发展规划,包括数据中心资源或能力的利用与扩充、可扩展能力和改造的可行性;

(5)投资成本与经济性;

(6)能源效率要求。

规划设计供电系统时必须综合考虑以上要求,有的放矢地选用最佳的供电方案。

3.1.1 数据中心业务定位和对供电系统可用性要求

不同业务定位的数据中心在对可用性要求方面有着明显的差别,有些科研和教育系统的数据中心对供电系统可用性的要求不高,或者没有要求,因为这种类型的数据中心对业务的连续性没有苛刻的规定。而对可用性要求的另一个极端是诸如金融系统的数据中心,这类数据中心应该是24(小时)×7(天)连续运行的,不允许有任何的中断(包括计划内的维护)。

对数据中心可用性的一般性论述,概括起来就是指在整个数据中心的生命周期内,在外部资源能够充分得到满足的前提下,在保持业务连续性的同时,具有较高的灵活性,满足按需建设、后期升级扩容等要求。而在外部资源有限的情况下,能够做到资源的合理使用。但是,具体到供电系统,可用性的概念就更具体,并且可以量化。这里讲的是可靠性科学范畴的可用性。

规划供电系统可用性时,要考虑的条件和因素很多,但关键的因素是对成本的分析。

(1)数据中心宕机成本:确定供电系统应具备相应的可用性等级;

(2)数据中心预算成本:制约供电系统可用性等级的提高。

规划设计者必须在数据中心宕机成本和建设预算成本之间作出选择。宕机成本取决于风险承受能力,预算成本取决于建设投入能力。

一个复杂的高可用级别的供电系统的成本可能是最简单的供电系统的几倍甚至是十几倍。表3.1是两种UPS供电系统配置的比较,表中以最简单的系统的设备量为基数。

表3.1讲的是数据中心供电系统建设初期的设备配置,而作为规划设计者来说,还应从经济性的角度对供电系统的成本做全面的考察,以最低的初期投入和运行维护费用获得最大的经济效益。这就需要针对生命周期内的经济效益进行评价,要考虑整体寿命周期中的建设、运行、扩容、管理和维护的总成本。在数据中心总体拥有成本中,运营成本占TCO的比重比建设成本大得多。如果运营期间的运营投入过高,可能会使数据中心入不敷出,最终导致失败。

若想减少供电系统的建设投入成本,必须在方案选择设计、设备配置和设备选用过程中,本着经济、实用、合理的原则,进行多方面的反复调研和论证,使其在保证可靠性和先进性的同时具有良好的性价比。

3.1.2 数据中心供电系统建设规模与容量

对供电系统的容量做规划设计时,要考虑可扩展性、适应性、可改造性(经济可能性和技术可行性)等,以保证数据中心的可持续发展能力。为了满足将来动态业务的需求,在规划设计阶段必须预测5年或10年之后的电力需求。在方案确定、产品选型和设计上都应具有一定的超前性并留有充裕的扩容空间,而且系统实施方案也应具有扩展性和灵活性。

在数据中心规划设计初期,在数据中心规模、IT设备类型和数量、供电制冷方案和设备等重要因素还没有完全确定的情况下,就需要有一种正确的贴近实际情况的方法来估算用电容量。统计估算范围应包括:

(1)IT设备,包括消防、安全和监控系统;

(2)供电设备的损耗(由效率决定):包括发电机、变压器、各种转换开关、各级配电、传输线缆、UPS系统等;

(3)制冷系统,包括制冷、空调、温湿度调节、新风等设备;

(4)安全与照明;

(5)辅助设备。

（御风）