EMS-IDC數據中心綜合能效管理解決方案

【摘要】分析了數據中心行業(yè)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(tǒng)的解決方案、平臺功能及典型硬件。

一、行業(yè)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(xù)發(fā)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(zhàn)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(fā)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(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絡國家樞紐節(jié)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(jié)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(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數據中心綜合能效管理系統(tǒng)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(tǒng)進行集中采集、監(jiān)測和控制，保障數據中心的穩(wěn)定可靠運行。

3.1源——供電源頭

響應國家3060雙碳目標，新建數據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——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(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阻溫度等參數進行實時不間斷監(jiān)測，提前發(fā)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(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(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，保障數據中心供配電網絡的可靠穩(wěn)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(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據支撐。通過分布在數據中心供配電系統(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，對采集的參數進行分析和統(tǒng)計，以報表的形式展示數據中心各能效評估區(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(wěn)定，不允許供電電源產生異常波動，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(huán)節(jié)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(fā)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(tǒng)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(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

對數據中心變電站實時監(jiān)控，并在一次圖顯示配電系統(tǒng)當前遙測、遙信數據和狀態(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，對電網的安全運行提供現代化手段，可實現無人值守。

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據。

7)蓄電池監(jiān)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(jié)電池數據均可以設置異常報警，及時發(fā)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(jiān)控界面。

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9)列頭柜監(jiān)測

系統(tǒng)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(tài)，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(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，包括電流電壓、開關狀態(tài)、插接點溫度，并對數據進行報警設置和分級。

12)環(huán)境監(jiān)測

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

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(tǒng)、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(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(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(tǒng)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(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，幫助用戶實現數據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，實現綠色低碳、節(jié)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(tǒng)，完整平臺全方面的把控和掌握數據中心的運行狀態(tài)。

審核編輯：符乾江