韓國三星數(shù)據(jù)中心項目為三星手機云計算中心。該項目位于韓國首爾,總建筑面積約6萬平米,地上13層,地下室4層。數(shù)據(jù)機房IT總供電負荷為28MW,按照TIA-942 tier-III標準設計,負荷容量為每層3.2MW,約20MW,PUE值為1.4。
其供配電方案,從開始的2N方案最終改變?yōu)镹+1方案模塊化分布式冗余設計,在可用性提升的同時減少了柴油發(fā)電機的容量和UPS的容量。Active Power在此數(shù)據(jù)中心中所采取的創(chuàng)新型設計,其設計方法和設計策略將直接節(jié)省用戶初始投資成本,開創(chuàng)了未來數(shù)據(jù)中心建設新藍圖。
在該項目設計之初,三星工程師提出如下問題:豎向電纜井的空間不夠,利用低壓供電遇到障礙。地下室空間不足,柴油發(fā)電機的機位只能放置最多12臺1600KW的油機。地上空間由于機柜占地較大配電室的面積很有限, 3.2MW的容量UPS,其電池間將占到一半的樓層面積,另外電池間的承重和加固將需要額外投資。如何來解決這些問題,對于提供供配電基礎設施的AcitvePower公司來說是擺在眼前的困難。
通過和三星數(shù)據(jù)中心技術團隊溝通, Active power全球CTO與工程師一起探討如何改進方案來適應三星數(shù)據(jù)中心的需求。為了解決項節(jié)約更多的空間,提出鏈路冗余的實際方案,采用高壓供電上樓,末端設置變壓器的方式,將柴油發(fā)電機按照每兩層做為一個供電模塊供電,將四臺柴油發(fā)電機作為一個模塊,實現(xiàn)N+1冗余。UPS采用飛輪UPS大大節(jié)省了占地面積,為IT機柜的布防提供了空間。同時,將高壓柴油發(fā)電機同高壓市電通過ATS切換輸出至相應的供電模塊的變壓器,變壓器連接輸出到飛輪UPS。
確定了模塊化設計的概念之后,將IT負荷按照物理分層分成分模塊。然后根據(jù)要求設置UPS模塊,將柴油發(fā)電機由原來的高壓并機方案改為單獨模塊供電,在每個發(fā)電機組設置了一臺冗余油機。高壓柴油發(fā)電機的供電模式,柴油發(fā)電機在市電中斷的情況下啟動,為UPS模塊供電,當飛輪UPS充電完畢后,柴油發(fā)電機將通過并機系統(tǒng),為空調(diào)冷機供電。通過這樣的設計,冷機的的啟動電流由并機母線系統(tǒng),不用額外增加柴油發(fā)電機的容量。通過飛輪UPS的應用,原有電池間被取消,原有的電池間空調(diào)系統(tǒng)被取消,這部分電源用于增加機柜的數(shù)量供電。并機母線連接一個假負載,平時在不影響系統(tǒng)的情況的對每臺柴油發(fā)電機進行啟動測試,和每個供電模塊的壓力測試。
飛輪UPS模塊化分布冗余供電方案方案提高了整個系統(tǒng)的可用性, 提高了UPS系統(tǒng)的帶載率,從而提高了UPS的效率,達到的節(jié)能的目的。高壓柴油發(fā)電機的大大減少了電纜的使用量節(jié)約了投資,柴油發(fā)電機采用先單機運行再并機運行的模式,減少了柴油發(fā)電機的單臺容量,并且解決的冷機啟動時需要很大的啟動電流的問題。并且通過冗余PLC的控制實施檢測了市電的質(zhì)量,當發(fā)生電力頻率變化,或電壓壓降時, PLC將同過檢測作為柴油發(fā)電機的啟動信號,同時提供了良好的通信接口,為DCIM軟件提供豐富的數(shù)據(jù)接口。
同以前的設計相比,數(shù)據(jù)中心設計需要很多的UPS采用2N的模型,柴油發(fā)電機采用的N+1, UPS 的帶載只有40% 到50%,通過模塊化分布冗余的方案改進,將系統(tǒng)的帶載率提高都66.7%,提高了整個系統(tǒng)的效率,降低了PUE。如果柴油電機采用12臺并機存在很多的風險,同時輸出開關需要很大的短路電流,很多開關在市場上無法找到,或者開關的成本很高。此方案中將12臺油機分為3組,每組四臺采用N+1的配置,則大大降低了風險與成本。
此項目的設計方案實現(xiàn)了如下創(chuàng)新:
選擇高效率的Active Power模塊化飛輪UPS產(chǎn)品,摒棄了傳統(tǒng)鉛酸蓄電池UPS帶來的風險,提高了系統(tǒng)的的效率。其模塊化設計方案,和模塊化UPS產(chǎn)品的大大降減小了對有限的地下室空間的占用。
分配冗余模塊化設計。
創(chuàng)新的供電系統(tǒng)整體模塊化設計,備用柴油發(fā)電機,變壓器和UPS模塊分別采用(N+1)分配冗余的解決方案分別,減小了油機的容量和UPS的容量,在提高的系統(tǒng)的可用性同時降低了初期投資和后期維護費用。
運維簡單,降低了成本。
此設計方案每個模塊采用相同的設備,相同的結構,同時設定了可以定期進行系統(tǒng)測試的假負載,模擬真實斷電情況下系統(tǒng)的狀態(tài),從人員成本和備件成本上降低了投資總成本。
易于擴展性
本數(shù)據(jù)中心從設計上提供了較為完整的擴展接口,可以在IT負載容量增加時,按照原有設定的相同的供電模塊單元建造,輕松實現(xiàn)擴展。