EMS-IDC數據中心綜合能效管理解決方案

安科瑞王璐月

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

【關鍵詞】數據中心;綜合能效管理系統

一、行業背景

在新冠疫情的影響下,全球網絡流量受到視頻流量、電話會議、在線游戲、社交網絡等數字應用增長的推動而激增。伴隨物聯網持續發展,未來對數據服務的需求將呈現出指數級增長。2020年,數據中心建設被正式列入新基建戰略。近幾年越來越受到國家重視,數據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"。數字經濟作為經濟發展的新引擎,已經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、大數據與云計算等新技術的應用。數據中心的作用和地位日益突出。

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

二、用戶需求

1)可靠穩定安全的供配電

2)綠色低碳、節能降耗、提升PUE

3)提高運維效率、降低運營成本

4)整體監控平臺

三、解決方案

如下為AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理系統的駕駛艙導覽圖,根據能源流向、信息流向及電壓等級變化,可以將“源網荷儲充運維"這幾個版塊納入我司AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理系統進行集中采集、監測和控制,保障數據中心的穩定可靠運行。

3.1源——供電源頭

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

3.2網——供電網絡

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

功能一:“變電站綜合自動化"系統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測,保證變壓器的溫度和運行正常。

功能二:“電力監控"系統圍繞10KV到400V,對整個變配電環節的進出線及相關的設備,包括UPS,柴油發電機,以及電能質量進行監測,實時掌控每個回路的用電情況、開關分合閘狀態,斷路器異常跳變時報警推送和提醒,對柴油發電機的狀態和柴油油位狀態進行監測,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阻溫度等參數進行實時不間斷監測,提前發現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工作。

功能三:對供電局引入的市電側采用電能質量在線監測裝置監測電網引入的“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"包括電氣火災監控,消防設備電源監控,防火門監控以及應急照明和疏散指示系統等消防系統,通過以上四個子功能,24小時可整體了解運營情況,保障數據中心供配電網絡的可靠穩定安全。

3.3荷——用能負荷

數據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,針對每個重要節點和設備進行能耗統計分析,作為能耗優化及調整的參考和數據支撐。通過分布在數據中心供配電系統各重要節點的采集設備監測電量、電流和電壓等參數,對采集的參數進行分析和統計,以報表的形式展示數據中心各能效評估區域的能耗評估結果;

同時可以實時監測空調制冷風量和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,調整燈具發光亮度,策略控制燈具的點亮,實現人來燈亮、人走燈滅,達到降低照明能耗。

3.4儲——電能存儲

由于數據中心本身的用電負荷穩定,不允許供電電源產生異常波動,而考慮到新能源發電的非持續性,需要搭配儲能來實現削峰填谷,平抑新能源發電的波動性,保障綠色電站的同時合理的提升整個數據中心的運營,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,充分的把控數據中心各個環節的運營情況,通過有序的事故預防管理,實現防患于未來,可合理的降低基礎設施的故障率,通過流程化的事件管理,使發生的故障在盡可能短的時間內恢復。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,實現整體的運維管理。

四、平臺功能

1)系統主頁

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

2)電能質量監測

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

3)變電站綜自

對數據中心變電站實時監控,并在一次圖顯示配電系統當前遙測、遙信數據和狀態。

4)分布式光伏

對逆變器運行和電站進行監測,對電站發電進行統計和分析。

5)電力監控

電力監控云平臺針對供配電系統的特點,對35KV及以下供配電實施完整的實時監控,對電網的安全運行提供現代化手段,可實現無人值守。

6)UPS監測

系統采集UPS輸入、輸出端和旁路三相電壓、電流、有功功率、功率因數頻率,同時監測UPS溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩余時間等數據。

7)蓄電池監測

展示單體電池電壓、內阻和溫度,預測電池帶載時剩余時間,每節電池數據均可以設置異常報警,及時發現蓄電池異常。

8)能源分布

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

9)列頭柜監測

系統可以展示配電柜內進線和饋線回路電氣參數,包括電流電壓功率電能以及開關狀態,并可以對數據進行報警設置和分級,數據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。對數據中心用電數據進行同比、環比分析比較,查看用電趨勢。

11)母線槽監測

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

12)環境監測

監測數據中心溫濕度、開關門、水浸、煙霧、噪聲、氣體濃度狀態等參數。曲線圖直觀明了,同時支持歷史數據查詢。

13)空調監測

系統可監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,智慧煙感和智慧消防用水等設備和系統。實現火災預防、火情報警和聯動控制等功能。

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、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實現靈活多樣的智能化控制,特別適合于各類智能小區、醫院、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。

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量,通過柱狀圖顯示逐日報警數量,提供報警總數以及增長趨勢。

17)電氣安全

電氣接點溫度實時監測,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測接點溫度,便于提前發現溫度異常導致的事故。

18)運維管理

運維管理功能,可針對數據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

圍繞數據中心變配電電壓等級的變化過程,如下可見AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理系統從110KV到10KV到400V到機房可用到我司的相關產品。

六、結語

數據中心能效管理系統,集成了變電站綜自,電力監控,電能質量,電源備自投等子功能,幫助用戶實現數據中心供配電的可靠穩定安全,同時采用電氣接點測溫、智能照明控制、電能質量監測及治理、蓄電池在線監測、配電監控、智能母線監控以及消防監控等多種子功能,實現綠色低碳、節能降耗、提升PUE,通過運維版塊提高數據中心運維效率、降低運營成本,實現一套系統,完整平臺全方面的把控和掌握數據中心的運行狀態。