數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)的主要架構(gòu)及性能要求

據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，截至2019年底，我國(guó)在用數(shù)據(jù)中心機(jī)架數(shù)265．8萬(wàn)架，同比增長(zhǎng)28．7％。在建數(shù)據(jù)中心規(guī)模約185萬(wàn)架，與2018年相比增加約43萬(wàn)架。北京、上海、廣東三個(gè)數(shù)據(jù)中心聚集區(qū)的在用機(jī)架數(shù)的全國(guó)占比為31．3％，若將河北、天津、內(nèi)蒙古、江蘇、浙江、福建、海南等北上廣周邊地區(qū)加上，這一比重會(huì)提升至60％以上。

數(shù)據(jù)中心屬于重資產(chǎn)投資行業(yè)，生命周期通常在15－20年，建設(shè)期通常需要2－3年甚至更長(zhǎng)時(shí)間，經(jīng)歷選址、設(shè)計(jì)、建設(shè)、驗(yàn)收、測(cè)試等一系列環(huán)節(jié)。土地、水電、寬帶、人力等成本，以及數(shù)據(jù)中心面向的客戶(hù)以及客戶(hù)穩(wěn)定率、重點(diǎn)輻射的市場(chǎng)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局、機(jī)柜上架率等眾多因素均會(huì)影響未來(lái)數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)狀況。

廠商在建數(shù)據(jù)中心時(shí)會(huì)重點(diǎn)考慮當(dāng)?shù)赝恋?、人力、水、電、網(wǎng)等因素，使數(shù)據(jù)中心的建設(shè)成本和運(yùn)營(yíng)成本最低。通常，數(shù)據(jù)中心總成本包括資本性支出和OPEX，其中CAPEX主要包括土建和數(shù)據(jù)中心所用的IT、CT設(shè)備等成本，OPEX主要包括數(shù)據(jù)中心日常維護(hù)費(fèi)用、電費(fèi)、房租等。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，作為一個(gè)耗電大戶(hù)，若以10年來(lái)計(jì)算，數(shù)據(jù)中心電費(fèi)占比可達(dá)總成本的近60％。

數(shù)據(jù)中心內(nèi)服務(wù)器等IT設(shè)備對(duì)供電的連續(xù)性和可靠性有著非常高的要求，由于供電系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的重要性，包括美國(guó)ANSI／TIA－942《數(shù)據(jù)中心通信設(shè)施》和我國(guó)GB 50174《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》等相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)中，都對(duì)數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)提出了一系列要求，包括雙路冗余供電、UPS配置容量等。

表1． 數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)框圖

表2． 數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)主要架構(gòu)

隨著大型和超大型數(shù)據(jù)中心在全球以及國(guó)內(nèi)的興起，數(shù)據(jù)處理量的大幅提升帶來(lái)了數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模的增大，進(jìn)而對(duì)供電的可靠性要求也進(jìn)一步上升。傳統(tǒng)的單機(jī)／串聯(lián)熱備份／N＋1直接并機(jī)都不能做到電源的相互獨(dú)立，使得與之相配套的配電回路也無(wú)法做到獨(dú)立，也就是說(shuō)每個(gè)環(huán)節(jié)都有可能出現(xiàn)單點(diǎn)故障導(dǎo)致服務(wù)器供電失效。因此 2N／2（N＋1）的多電源供電模式隨著大型和超大型數(shù)據(jù)中心的興起也在逐步成為主流方案，此類(lèi)方案對(duì)應(yīng)國(guó)標(biāo)中的 A／B級(jí)數(shù)據(jù)中心或者TIA－942標(biāo)準(zhǔn)中的Tier III／IV等級(jí)數(shù)據(jù)中心。

從數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)架構(gòu)來(lái)看，分為市電／油機(jī)交流輸入系統(tǒng)、UPS供電系統(tǒng)和負(fù)載機(jī)架配電系統(tǒng)三部分；從涉及的產(chǎn)品來(lái)看，UPS和低壓電器是數(shù)據(jù)中心配電系統(tǒng)的核心部分，具有對(duì)產(chǎn)品性能要求高、單個(gè)項(xiàng)目?jī)r(jià)值量大的特點(diǎn)。

UPS是數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的主要組件，與服務(wù)器的使 用量呈正比例關(guān)系。從需求端來(lái)看，互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的UPS需求占比呈逐漸上升的態(tài)勢(shì)；從2016年的11．6％提升到了2019年的15．0％；電信行業(yè)的UPS需求占比從2016年的13．8％提升到了20219年的17．6％。

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