安科瑞 陳聰
【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(zhì)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(zhì)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(zhì)量在線監(jiān)測裝置監(jiān)測電網(wǎng)引入的“電能質(zhì)量”情況，確保輸入的電能質(zhì)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(zhì)量治理，治理開關電源、UPS等帶來的電能質(zhì)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(diào)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(diào)制冷風量和IT設備上架率，實時調(diào)整空調(diào)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(diào)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(diào)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(zhì)量監(jiān)測
電能質(zhì)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(diào)監(jiān)測
系統(tǒng)可監(jiān)測空調(diào)的回風溫濕度，出回水溫度，并可以設定空調(diào)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(zhì)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(zhì)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)。
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