安科瑞 劉秋霞

【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(tái)功能及典型硬件。  

【關(guān)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(luò)流量受到視頻流量、電話會(huì)議、在線游戲、社交網(wǎng)絡(luò)等數(shù)字應(yīng)用增長(zhǎng)的推動(dòng)而激增。伴隨物聯(lián)網(wǎng)持續(xù)發(fā)展，未來對(duì)數(shù)據(jù)服務(wù)的需求將呈現(xiàn)出指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。2020年，數(shù)據(jù)中心建設(shè)被正式列入新基建戰(zhàn)略。近幾年越來越受到國(guó)家重視，數(shù)據(jù)中心是新基建有序運(yùn)行的基礎(chǔ)保障，被視為“新基建的基礎(chǔ)設(shè)施"。數(shù)字經(jīng)濟(jì)作為經(jīng)濟(jì)發(fā)展的新引擎，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家綜合國(guó)力的重要指標(biāo)，同時(shí)我國(guó)正在加緊5G、智慧城市、大數(shù)據(jù)與云計(jì)算等新技術(shù)的應(yīng)用。數(shù)據(jù)中心的作用和地位日益突出。  

國(guó)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(zhǎng)三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝等地啟動(dòng)建設(shè)全國(guó)完整算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)。加上去年12月貴州、內(nèi)蒙古、甘肅、寧夏啟動(dòng)建設(shè)全國(guó)完整算力網(wǎng)絡(luò)國(guó)家樞紐節(jié)點(diǎn)獲得批復(fù)，“東數(shù)西算"8大算力樞紐和10個(gè)集群全部落地，進(jìn)一步推動(dòng)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(yùn)維效率、降低運(yùn)營(yíng)成本  

4）整體監(jiān)控平臺(tái)  

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(dǎo)覽圖，根據(jù)能源流向、信息流向及電壓等級(jí)變化，可以將“源網(wǎng)荷儲(chǔ)充運(yùn)維"這幾個(gè)版塊納入我司AcrelEMS-IDC數(shù)據(jù)中心綜合能效管理系統(tǒng)進(jìn)行集中采集、監(jiān)測(cè)和控制，保障數(shù)據(jù)中心的穩(wěn)定可靠運(yùn)行。  

3.1源——供電源頭  

響應(yīng)國(guó)家3060雙碳目標(biāo)，新建數(shù)據(jù)中心建設(shè)在自然資源較豐富的地區(qū)，建設(shè)新能源電站，利用“光伏發(fā)電"、“風(fēng)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(luò)  

供電網(wǎng)絡(luò)包含四個(gè)子功能：“變電站綜合自動(dòng)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(dòng)化"系統(tǒng)通過對(duì)變電站進(jìn)出線的開關(guān)柜、變壓器、直流屏等設(shè)備進(jìn)行整體的監(jiān)測(cè)，保證變壓器的溫度和運(yùn)行正常。  

功能二：“電力監(jiān)控"系統(tǒng)圍繞10KV到400V，對(duì)整個(gè)變配電環(huán)節(jié)的進(jìn)出線及相關(guān)的設(shè)備，包括UPS，柴油發(fā)電機(jī)，以及電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)掌控每個(gè)回路的用電情況、開關(guān)分合閘狀態(tài)，斷路器異常跳變時(shí)報(bào)警推送和提醒，對(duì)柴油發(fā)電機(jī)的狀態(tài)和柴油油位狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，同時(shí)通過備自投邏輯控制，確保供電自主切換；對(duì)并接的蓄電池的電壓內(nèi)阻溫度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)，提前發(fā)現(xiàn)失效異常電池并推送信息給運(yùn)維人員，提醒運(yùn)維人員及時(shí)更換，確保一旦市電供電中斷，蓄電池能夠給服務(wù)器持續(xù)工作。  

功能三：對(duì)供電局引入的市電側(cè)采用電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)裝置監(jiān)測(cè)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(luò)采用APM電力儀表以及APF和SVG治理裝置進(jìn)行電能質(zhì)量治理，治理開關(guān)電源、UPS等帶來的電能質(zhì)量問題，保障末端服務(wù)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(zāi)監(jiān)控，消防設(shè)備電源監(jiān)控，防火門監(jiān)控以及應(yīng)急照明和疏散指示系統(tǒng)等消防系統(tǒng)，通過以上四個(gè)子功能，24小時(shí)可整體了解運(yùn)營(yíng)情況，保障數(shù)據(jù)中心供配電網(wǎng)絡(luò)的可靠穩(wěn)定安全。  

3.3荷——用能負(fù)荷  

數(shù)據(jù)中心的用能主要分為動(dòng)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(duì)每個(gè)重要節(jié)點(diǎn)和設(shè)備進(jìn)行能耗統(tǒng)計(jì)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(diǎn)的采集設(shè)備監(jiān)測(cè)電量、電流和電壓等參數(shù)，對(duì)采集的參數(shù)進(jìn)行分析和統(tǒng)計(jì)，以報(bào)表的形式展示數(shù)據(jù)中心各能效評(píng)估區(qū)域的能耗評(píng)估結(jié)果；  

同時(shí)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)空調(diào)制冷風(fēng)量和IT設(shè)備上架率，實(shí)時(shí)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(guān)閉長(zhǎng)明燈，調(diào)整燈具發(fā)光亮度，策略控制燈具的點(diǎn)亮，實(shí)現(xiàn)人來燈亮、人走燈滅，達(dá)到降低照明能耗。  

3.4儲(chǔ)——電能存儲(chǔ)  

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

3.5運(yùn)維——運(yùn)維管理  

運(yùn)維管理里面包含四個(gè)子功能：“用戶報(bào)告"、“設(shè)備方案"、“故障告警"、“運(yùn)維管理"本功能版塊通過給運(yùn)維人員制定運(yùn)維計(jì)劃，充分的把控?cái)?shù)據(jù)中心各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)營(yíng)情況，通過有序的事故預(yù)防管理，實(shí)現(xiàn)防患于未來，可合理的降低基礎(chǔ)設(shè)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(shí)間內(nèi)恢復(fù)。且具有故障告警功能，對(duì)需報(bào)警事件進(jìn)行過濾，將重要的告警信息推送給運(yùn)維人員，便于運(yùn)維人員進(jìn)行及時(shí)排查和檢修，實(shí)現(xiàn)整體的運(yùn)維管理。  

四、平臺(tái)功能

1）系統(tǒng)主頁  

展示當(dāng)前數(shù)據(jù)中心總能耗，動(dòng)力能耗，空調(diào)能耗，及其他能耗并且計(jì)算出當(dāng)前數(shù)據(jù)中心實(shí)時(shí)PUE值，通過儀表盤形式直觀展示。  

2）電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)  

電能質(zhì)量在線監(jiān)測(cè)，可以監(jiān)測(cè)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(duì)數(shù)據(jù)中心變電站實(shí)時(shí)監(jiān)控，并在一次圖顯示配電系統(tǒng)當(dāng)前遙測(cè)、遙信數(shù)據(jù)和狀態(tài)。  

4）分布式光伏  

對(duì)逆變器運(yùn)行和電站進(jìn)行監(jiān)測(cè)，對(duì)電站發(fā)電進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和分析。  

5）電力監(jiān)控  

電力監(jiān)控云平臺(tái)針對(duì)供配電系統(tǒng)的特點(diǎn)，對(duì)35KV及以下供配電實(shí)施完整的實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)電網(wǎng)的安全運(yùn)行提供現(xiàn)代化手段，可實(shí)現(xiàn)無人值守。  

6）UPS監(jiān)測(cè)  

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(shí)監(jiān)測(cè)UPS溫度、蓄電池電壓、當(dāng)前負(fù)載下的剩余時(shí)間等數(shù)據(jù)。  

7）蓄電池監(jiān)測(cè)  

展示單體電池電壓、內(nèi)阻和溫度，預(yù)測(cè)電池帶載時(shí)剩余時(shí)間，每節(jié)電池?cái)?shù)據(jù)均可以設(shè)置異常報(bào)警，及時(shí)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(shè)備分布情況，并顯示設(shè)備能耗數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊平面圖上設(shè)備可以進(jìn)入具體設(shè)備監(jiān)控界面。  

9）列頭柜監(jiān)測(cè)  

系統(tǒng)可以展示配電柜內(nèi)進(jìn)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(guān)狀態(tài)，并可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警設(shè)置和分級(jí)，數(shù)據(jù)取自配電柜測(cè)量模塊。

10）能耗分析  

顯示電能消耗日/月/年報(bào)表，并可對(duì)具體回路選擇曲線圖、餅圖進(jìn)行展示。對(duì)數(shù)據(jù)中心用電數(shù)據(jù)進(jìn)行同比、環(huán)比分析比較，查看用電趨勢(shì)。  

11）母線槽監(jiān)測(cè)  

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(guān)狀態(tài)、插接點(diǎn)溫度，并對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行報(bào)警設(shè)置和分級(jí)。  

12）環(huán)境監(jiān)測(cè)  

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中心溫濕度、開關(guān)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(shí)支持歷史數(shù)據(jù)查詢。  

13）空調(diào)監(jiān)測(cè)  

系統(tǒng)可監(jiān)測(cè)空調(diào)的回風(fēng)溫濕度，出回水溫度，并可以設(shè)定空調(diào)的溫濕度，達(dá)到更好的控制效果。

14）消防監(jiān)控  

智慧消防管理云平臺(tái)是在智慧安全用的基礎(chǔ)上，增加了火報(bào)系統(tǒng)，智慧煙感和智慧消防用水等設(shè)備和系統(tǒng)。實(shí)現(xiàn)火災(zāi)預(yù)防、火情報(bào)警和聯(lián)動(dòng)控制等功能。  

15） 智能照明  

用戶可通過控制面板、人體感應(yīng)、照度感應(yīng)、微波感應(yīng)、上位機(jī)系統(tǒng)、觸摸屏、手機(jī)、平板端等多種控制終端實(shí)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(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機(jī)場(chǎng)、隧道、車站等大型公建項(xiàng)目的照明系統(tǒng)。  

16）故障報(bào)警  

報(bào)警事件分為四級(jí)，通過列表顯示各類報(bào)警事件數(shù)量，通過柱狀圖顯示逐日?qǐng)?bào)警數(shù)量，提供報(bào)警總數(shù)以及增長(zhǎng)趨勢(shì)。  

17）電氣安全  

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

18）運(yùn)維管理  

運(yùn)維管理功能，可針對(duì)數(shù)據(jù)中心各主要設(shè)備進(jìn)行巡檢派工，消缺，搶修等維護(hù)工作。  

五、典型硬件  

圍繞數(shù)據(jù)中心變配電電壓等級(jí)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(jī)房可用到我司的相關(guān)產(chǎn)品。  

六、結(jié)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(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心供配電的可靠穩(wěn)定安全，同時(shí)采用電氣接點(diǎn)測(cè)溫、智能照明控制、電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)及治理、蓄電池在線監(jiān)測(cè)、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(shí)現(xiàn)綠色低碳、節(jié)能降耗、提升PUE，通過運(yùn)維版塊提高數(shù)據(jù)中心運(yùn)維效率、降低運(yùn)營(yíng)成本，實(shí)現(xiàn)一套系統(tǒng)，完整平臺(tái)全方面的把控和掌握數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行狀態(tài)。