EMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理解決方案

安科瑞王璐月

【摘要】分析了數(shù)據(jù)中心行業(yè)背景和用戶需求,介紹了安科瑞數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)的解決方案、平臺功能及典型硬件。

【關鍵詞】數(shù)據(jù)中心;綜合能效管理系統(tǒng)

一、行業(yè)背景

在新冠疫情的影響下,全球網(wǎng)絡流量受到視頻流量、電話會議、在線游戲、社交網(wǎng)絡等數(shù)字應用增長的推動而激增。伴隨物聯(lián)網(wǎng)持續(xù)發(fā)展,未來對數(shù)據(jù)服務的需求將呈現(xiàn)出指數(shù)級增長。2020年,數(shù)據(jù)中心建設被正式列入新基建戰(zhàn)略。近幾年越來越受到國家重視,數(shù)據(jù)中心是新基建有序運行的基礎保障,被視為“新基建的基礎設施"。數(shù)字經(jīng)濟作為經(jīng)濟發(fā)展的新引擎,已經(jīng)成為衡量一個國家綜合國力的重要指標,同時我國正在加緊5G、智慧城市、大數(shù)據(jù)與云計算等新技術的應用。數(shù)據(jù)中心的作用和地位日益突出。

國家發(fā)展改革委等部門2022年2月17日正式發(fā)布消息,同意京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝等地啟動建設全國完整算力網(wǎng)絡國家樞紐節(jié)點。加上去年12月貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏啟動建設全國完整算力網(wǎng)絡國家樞紐節(jié)點獲得批復,“東數(shù)西算"8大算力樞紐和10個集群全部落地,進一步推動了數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。

二、用戶需求

1)可靠穩(wěn)定安全的供配電

2)綠色低碳、節(jié)能降耗、提升PUE

3)提高運維效率、降低運營成本

4)整體監(jiān)控平臺

三、解決方案

如下為AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)的駕駛艙導覽圖,根據(jù)能源流向、信息流向及電壓等級變化,可以將“源網(wǎng)荷儲充運維"這幾個版塊納入我司AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)進行集中采集、監(jiān)測和控制,保障數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定可靠運行。

3.1源——供電源頭

響應國家3060雙碳目標,新建數(shù)據(jù)中心建設在自然資源較豐富的地區(qū),建設新能源電站,利用“光伏發(fā)電"、“風力發(fā)電"等綠電資源,減少傳統(tǒng)火電煤炭的使用比重。

3.2網(wǎng)——供電網(wǎng)絡

供電網(wǎng)絡包含四個子功能:“變電站綜合自動化"、“電力監(jiān)控"、“電能質量"和“電氣安全"。

功能一:“變電站綜合自動化"系統(tǒng)通過對變電站進出線的開關柜、變壓器、直流屏等設備進行整體的監(jiān)測,保證變壓器的溫度和運行正常。

功能二:“電力監(jiān)控"系統(tǒng)圍繞10KV到400V,對整個變配電環(huán)節(jié)的進出線及相關的設備,包括UPS,柴油發(fā)電機,以及電能質量進行監(jiān)測,實時掌控每個回路的用電情況、開關分合閘狀態(tài),斷路器異常跳變時報警推送和提醒,對柴油發(fā)電機的狀態(tài)和柴油油位狀態(tài)進行監(jiān)測,同時通過備自投邏輯控制,確保供電自主切換;對并接的蓄電池的電壓內(nèi)阻溫度等參數(shù)進行實時不間斷監(jiān)測,提前發(fā)現(xiàn)失效異常電池并推送信息給運維人員,提醒運維人員及時更換,確保一旦市電供電中斷,蓄電池能夠給服務器持續(xù)工作。

功能三:對供電局引入的市電側采用電能質量在線監(jiān)測裝置監(jiān)測電網(wǎng)引入的“電能質量"情況,確保輸入的電能質量可靠;0.4KV低壓配電網(wǎng)絡采用APM電力儀表以及APF和SVG治理裝置進行電能質量治理,治理開關電源、UPS等帶來的電能質量問題,保障末端服務器用電的可靠純凈,工作不受干擾。

功能四:“電氣安全"包括電氣火災監(jiān)控,消防設備電源監(jiān)控,防火門監(jiān)控以及應急照明和疏散指示系統(tǒng)等消防系統(tǒng),通過以上四個子功能,24小時可整體了解運營情況,保障數(shù)據(jù)中心供配電網(wǎng)絡的可靠穩(wěn)定安全。

3.3荷——用能負荷

數(shù)據(jù)中心的用能主要分為動力能耗,制冷能耗和照明能耗三大塊。我們采用“能耗分析"功能,針對每個重要節(jié)點和設備進行能耗統(tǒng)計分析,作為能耗優(yōu)化及調整的參考和數(shù)據(jù)支撐。通過分布在數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)各重要節(jié)點的采集設備監(jiān)測電量、電流和電壓等參數(shù),對采集的參數(shù)進行分析和統(tǒng)計,以報表的形式展示數(shù)據(jù)中心各能效評估區(qū)域的能耗評估結果;

同時可以實時監(jiān)測空調制冷風量和IT設備上架率,實時調整空調的制冷功率,降低能耗;并且通過智能照明控制,關閉長明燈,調整燈具發(fā)光亮度,策略控制燈具的點亮,實現(xiàn)人來燈亮、人走燈滅,達到降低照明能耗。

3.4儲——電能存儲

由于數(shù)據(jù)中心本身的用電負荷穩(wěn)定,不允許供電電源產(chǎn)生異常波動,而考慮到新能源發(fā)電的非持續(xù)性,需要搭配儲能來實現(xiàn)削峰填谷,平抑新能源發(fā)電的波動性,保障綠色電站的同時合理的提升整個數(shù)據(jù)中心的運營,降低成本。

3.5運維——運維管理

運維管理里面包含四個子功能:“用戶報告"、“設備方案"、“故障告警"、“運維管理"本功能版塊通過給運維人員制定運維計劃,充分的把控數(shù)據(jù)中心各個環(huán)節(jié)的運營情況,通過有序的事故預防管理,實現(xiàn)防患于未來,可合理的降低基礎設施的故障率,通過流程化的事件管理,使發(fā)生的故障在盡可能短的時間內(nèi)恢復。且具有故障告警功能,對需報警事件進行過濾,將重要的告警信息推送給運維人員,便于運維人員進行及時排查和檢修,實現(xiàn)整體的運維管理。

四、平臺功能

1)系統(tǒng)主頁

展示當前數(shù)據(jù)中心總能耗,動力能耗,空調能耗,及其他能耗并且計算出當前數(shù)據(jù)中心實時PUE值,通過儀表盤形式直觀展示。

2)電能質量監(jiān)測

電能質量在線監(jiān)測,可以監(jiān)測電流和電壓諧波畸變率、電壓暫升暫降暫中斷等暫態(tài)事件記錄、ITIC容忍曲線等。

3)變電站綜自

對數(shù)據(jù)中心變電站實時監(jiān)控,并在一次圖顯示配電系統(tǒng)當前遙測、遙信數(shù)據(jù)和狀態(tài)。

4)分布式光伏

對逆變器運行和電站進行監(jiān)測,對電站發(fā)電進行統(tǒng)計和分析。

5)電力監(jiān)控

電力監(jiān)控云平臺針對供配電系統(tǒng)的特點,對35KV及以下供配電實施完整的實時監(jiān)控,對電網(wǎng)的安全運行提供現(xiàn)代化手段,可實現(xiàn)無人值守。

6)UPS監(jiān)測

系統(tǒng)采集UPS輸入、輸出端和旁路三相電壓、電流、有功功率、功率因數(shù)頻率,同時監(jiān)測UPS溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩余時間等數(shù)據(jù)。

7)蓄電池監(jiān)測

展示單體電池電壓、內(nèi)阻和溫度,預測電池帶載時剩余時間,每節(jié)電池數(shù)據(jù)均可以設置異常報警,及時發(fā)現(xiàn)蓄電池異常。

8)能源分布

通過平面圖顯示數(shù)據(jù)中心能源分布,設備分布情況,并顯示設備能耗數(shù)據(jù),點擊平面圖上設備可以進入具體設備監(jiān)控界面。

9)列頭柜監(jiān)測

系統(tǒng)可以展示配電柜內(nèi)進線和饋線回路電氣參數(shù),包括電流電壓功率電能以及開關狀態(tài),并可以對數(shù)據(jù)進行報警設置和分級,數(shù)據(jù)取自配電柜測量模塊。

10)能耗分析

顯示電能消耗日/月/年報表,并可對具體回路選擇曲線圖、餅圖進行展示。對數(shù)據(jù)中心用電數(shù)據(jù)進行同比、環(huán)比分析比較,查看用電趨勢。

11)母線槽監(jiān)測

系統(tǒng)可以展示智能小母線的始端箱和插接箱電氣參數(shù),包括電流電壓、開關狀態(tài)、插接點溫度,并對數(shù)據(jù)進行報警設置和分級。

12)環(huán)境監(jiān)測

監(jiān)測數(shù)據(jù)中心溫濕度、開關門、水浸、煙霧、噪聲、氣體濃度狀態(tài)等參數(shù)。曲線圖直觀明了,同時支持歷史數(shù)據(jù)查詢。

13)空調監(jiān)測

系統(tǒng)可監(jiān)測空調的回風溫濕度,出回水溫度,并可以設定空調的溫濕度,達到更好的控制效果。

14)消防監(jiān)控

智慧消防管理云平臺是在智慧安全用的基礎上,增加了火報系統(tǒng),智慧煙感和智慧消防用水等設備和系統(tǒng)。實現(xiàn)火災預防、火情報警和聯(lián)動控制等功能。

15) 智能照明

用戶可通過控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統(tǒng)、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現(xiàn)靈活多樣的智能化控制,特別適合于各類智能小區(qū)、醫(yī)院、學校、酒店,以及體育場所、機場、隧道、車站等大型公建項目的照明系統(tǒng)。

16)故障報警

報警事件分為四級,通過列表顯示各類報警事件數(shù)量,通過柱狀圖顯示逐日報警數(shù)量,提供報警總數(shù)以及增長趨勢。

17)電氣安全

電氣接點溫度實時監(jiān)測,斷路器觸頭、觸臂、母排和線纜連接等位置安裝無線測溫傳感器監(jiān)測接點溫度,便于提前發(fā)現(xiàn)溫度異常導致的事故。

18)運維管理

運維管理功能,可針對數(shù)據(jù)中心各主要設備進行巡檢派工,消缺,搶修等維護工作。

五、典型硬件

圍繞數(shù)據(jù)中心變配電電壓等級的變化過程,如下可見AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)從110KV到10KV到400V到機房可用到我司的相關產(chǎn)品。

六、結語

數(shù)據(jù)中心能效管理系統(tǒng),集成了變電站綜自,電力監(jiān)控,電能質量,電源備自投等子功能,幫助用戶實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心供配電的可靠穩(wěn)定安全,同時采用電氣接點測溫、智能照明控制、電能質量監(jiān)測及治理、蓄電池在線監(jiān)測、配電監(jiān)控、智能母線監(jiān)控以及消防監(jiān)控等多種子功能,實現(xiàn)綠色低碳、節(jié)能降耗、提升PUE,通過運維版塊提高數(shù)據(jù)中心運維效率、降低運營成本,實現(xiàn)一套系統(tǒng),完整平臺全方面的把控和掌握數(shù)據(jù)中心的運行狀態(tài)。