数据中心综合能效管理解决方案

2022-06-23

【摘要】本文分析了数据中心行业背景和用户需求，介绍了安科瑞数据中心综合能效管理系统的解决方案、平台功能和典型硬件。

【关键词】数据中心；综合能效管理系统

一、行业背景

受新冠疫情影响，在视频流量、电话会议、网络游戏、社交网络等数字应用增长的带动下数据中心能耗管理，全球网络流量激增。随着物联网的不断发展，未来对数据服务的需求将呈现指数级增长。2020年，数据中心建设正式纳入新基建战略。近年来，越来越受到国家的重视。数据中心是新基建有序运行的基本保障，被视为“新基建的基础设施”。数字经济作为经济发展的新引擎，已成为衡量一个国家综合国力的重要指标。同时，我国正在加紧应用5G、智慧城市、大数据、云计算等新技术。数据中心的作用和地位日益突出。

国家发改委等部门于2022年2月17日正式发布消息，同意京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝等地启动建设国家枢纽节点，构建完整的国家算力网络。此外，去年12月，贵州、内蒙古、甘肃、宁夏获批建设国家枢纽节点，构建完整的全国算力网络。“东数西算”8大算力枢纽和10个集群全部落地，进一步推动数据中心发展。.

二、用户需求

1）可靠、稳定、安全的供配电

2）绿色低碳，节能降耗，提高PUE

3）提高运维效率，降低运营成本

4）整体监控平台

三、解决方案

以下是IDC数据中心综合能效管理系统驾驶舱导航图。根据能量流、信息流、电压等级的变化，可将“源、网、荷、储、充、运、维”等板块纳入我司-IDC数据中心综合能效管理系统集中执行采集、监控、控制，确保数据中心稳定可靠运行。

座舱图安科瑞兆宇

3.1 源-电源头

响应国家3060双碳目标，在自然资源丰富的地区新建数据中心，建设新能源电站，利用“光伏发电”、“风力发电”等绿色电力资源，减少传统火电煤炭使用比例。

3.2网络-供电网络

供电网络包含四个子功能：“综合变电站自动化”、“电力监控”、“电能质量”和“电气安全”。

功能一：“变电站综合自动化”系统通过对变电站进出线的开关柜、变压器、直流屏等设备进行整体监控，保证变压器的正常温度和运行。

功能二：“电力监控”系统在10KV到400V左右，对整个变配电环节的进出线及相关设备进行监控，包括UPS、柴油发电机、电能质量等，控制电网的用电量。实时各回路，开关分闸合闸，断路器异常跳变时报警推送提醒，监测柴油发电机组状态及柴油油位状态，同时，由待机自切换逻辑控制，保证电源的自主切换；实时不间断监测电压、内阻、温度等参数，提前发现异常电池并将信息推送给运维人员，

功能三：在供电局引入的市电侧，采用电能质量在线监测装置，对电网引入的“电能质量”进行监测，保证输入电能质量的可靠性；0.4KV低压配电网采用APM电能表和APF用SVG管理装置进行电能质量管理，管理开关电源、UPS等引起的电能质量问题，保证电能的可靠性和纯度端服务器的功耗，工作不会受到干扰。

功能四：“电气安全”包括电气火灾监控、消防设备电源监控、防火门监控、应急照明和疏散指示系统等消防系统。通过以上四个子功能，可以全天24小时了解整体运行情况，确保数据中心供配电电网的可靠性、稳定性和安全性。

3.3 负载 - 能量负载

数据中心的能源消耗主要分为电力消耗、制冷能源消耗和照明能源消耗。我们利用“能耗分析”功能对每个重要节点和设备的能耗进行统计分析，作为能耗优化调整的参考和数据支持。通过分布在数据中心供配电系统各重要节点的采集设备对电量、电流、电压等参数进行监测，对采集到的参数进行分析统计，得出各能源的能耗评价结果数据中心的效率评价区域以报表的形式展示；

同时可实时监控空调冷风量和IT设备的上架率，实时调节空调制冷功率，降低能耗；并通过智能照明控制，关闭常亮灯，调节灯具亮度，策略性控制灯具的照明，让人们开灯，人走时关灯，减少照明能源消耗。

3.4 存储-电能存储

由于数据中心本身电力负载稳定，不允许电源出现异常波动。考虑到新能源发电的不可持续，需要利用储能实现削峰填谷，稳定新能源发电波动，保证绿色的同时，整个数据中心的运行合理改进，降低成本。

3.5 运维-运维管理

运维管理包括“用户报告”、“设备计划”、“故障告警”、“运维管理”四个子功能。该功能板块通过为运维人员制定运维计划，全面掌控数据中心的方方面面。通过有序的事故预防管理，可以预防未来出现问题，合理降低基础设施的故障率，并通过事件管理的过程在最短的时间内恢复故障。还具有故障报警功能，过滤需要报警的事件，将重要的报警信息推送给运维人员，

四、平台功能

1）系统主页

显示当前数据中心的总能耗、耗电量、空调能耗等能耗并计算当前数据中心的实时PUE值，并以仪表盘的形式直观展示。

2）电能质量监测

电能质量在线监测可以监测电流和电压谐波失真率、电压骤升、骤降和中断等瞬态事件记录，以及 ITIC 容差曲线。

3）变电站综合自

实时监控数据中心变电站，将当前遥测、遥信数据及配电系统状态一图展示。

4）分布式光伏

监控逆变器运行和电站，对电站发电量进行统计分析。

5）电源监控

电力监控云平台根据供配电系统特点，实现对35KV及以下供配电的完整实时监控，为电网安全运行提供现代化手段，可实现无人值守的操作。

6）UPS 监控

系统采集UPS输入、输出及旁路三相电压、电流、有功功率、功率因数频率，监控UPS温度、电池电压、当前负载下剩余时间等数据。

7）电池监控

显示单体电池的电压、内阻、温度，预测电池欠载时的剩余时间，并为每个电池数据设置异常报警，及时发现电池异常。

8）能量分配

通过平面图展示数据中心能源分布和设备分布，展示设备能耗数据。点击平面图上的设备，进入具体设备监控界面。

9）头柜监控

系统可显示配电柜内进线和馈线回路的电气参数，包括电流、电压、功率、电能、开关状态，并可设置报警和分级数据，取自配电柜测量模块。

10）能耗分析

显示电能消耗的日/月/年报表，并显示具体的回路选择曲线图和饼图。对数据中心用电量数据进行逐年、逐月分析对比，查看用电量趋势。

11）母线槽监控

系统可以显示智能小客车起始端盒和插件盒的电流电压、开关状态、插件点温度等电气参数，并对数据进行报警设置和分类。

12）环境监测

监控数据中心温湿度、开门关门、浸水、烟雾、噪音、气体浓度状态等参数。图表直观清晰，支持历史数据查询。

13）空调监控

系统可监测空调回风温湿度、回水温度，并可对空调温湿度进行设置，达到更好的控制效果。

14）火灾监控

智慧消防管理云平台以智慧安防为基础，增加火灾报警系统、智慧感烟探测器、智慧消防水等设备和系统。实现防火、火灾报警、联动控制等功能。

15）智能照明

用户可通过控制面板、人体感应、照明感应、微波感应、上位机系统、触摸屏、手机、平板终端等多种控制终端，实现灵活多样的智能控制，特别适用于各类智能小区、医院、学校、酒店、体育场馆、机场、隧道、车站等大型公共建设项目的照明系统。

16）故障报警

报警事件分为四个级别，通过列表显示各种报警事件的数量，通过条形图显示每日报警数量，并提供报警总数和增长趋势。

17）电气安全

实时监测电触点温度，在断路器触头、触臂、母线、电缆连接等位置安装无线测温传感器，监测触头温度，便于及早发现温度异常引起的事故。

18）运维管理

运维管理功能可以对数据中心的各主要设备进行巡检、调度、抢修等维护工作。

五、典型硬件

数据中心配电及配电电压等级的变化过程可以看如下——IDC数据中心综合能效管理系统可以使用我公司相关产品从110KV到10KV到400V到机房。

六、结束语

数据中心能效管理系统集成了变电站综合自控、电能监测、电能质量、备用电源自投切等子功能，帮助用户在数据中心实现可靠、稳定、安全的供配电。电能质量监测与治理、电池在线监测、配电监测、智能公交监测、火灾监测等子功能，实现绿色低碳、节能降耗、提高PUE、改善数据中心运维通过运维部分提高效率，降低运营成本，实现一个系统、完整的平台，全方位控制和掌握数据中心的运行状态。返回搜狐，查看更多