绿色IDC新型节能技术应用经验讲解

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飞轮设备体积小,同等功率下只相当于传统蓄电池式1/4的占地面 积 ,无需蓄电池室且不用额外的承重加固支出,为IDC的服务器 扩容提供了可能,带来新的利润增长并节省用户投资。
飞轮设备具有生产应用全程绿色环保的特点,不会产生铅酸蓄电 池所特有的铅污染,按照蓄电池生产行业测算,每块200AH的铅酸 蓄电池需要消耗铅粉4Kg,按每台UPS配96块电池,20年更换4次计 算,可以减排铅1.6吨;
磁悬浮飞轮 传统蓄电池
飞轮 98% 97% 96% 0℃ - 40℃
传统蓄电池 90%
85%-87% 82%-83% 20℃ - 25℃
磁悬浮飞轮储能的环保性
飞轮对环境的适应能力很强,可以在0℃到40℃之间正常运转, 机房内不需要配置空调系统,所以较之传统蓄电池式大大节省了 空调系统运转耗电量。相比蓄电池而言飞轮系统的节电率达到 77%。
更 换 准 备 确 认
反 向 操 作 安 装
DPS产品在IDC的应用特点
1.快速部署 2.按需投资 3.提升机房容积率 4.提升业务安全性 5.节能减排
DPS产品在IDC的应用特点
快速灵活的部署
大型UPS的到货周期长,安装调试复杂;DPS 部署速度快,安装、配套方式灵活,在工期紧迫项
目中可使用DPS应急部署
• 结构紧凑,占地小,安放形式灵活

无蓄电池类原件,绿色环保,占地面积
较传
统电池减少50%,无任何有毒、
有害化学原料,100%可回收。
• 模块化结构,扩容升级简单方便
• 多次充放电,可靠性高,维护简单,使用寿 命达20年
磁悬浮飞轮储能原理


磁悬浮飞轮
IGBT电力电 子电路

直流充电 控制电路
辅助设备及监控系 统
更低的能耗?
更小的空间?
磁悬浮飞轮储能技术的应用
磁悬浮飞轮储能技术为IDC提供了一个新的选择
北京电信亦庄数码港二期飞轮机房
磁悬浮飞轮来自百度文库能可提供:
• 持续提供不间断电力供应
• 过载能力强,可适应电机等多种负载的需求
• 效率高,自身能耗低,节约电力消耗费用和 蓄电池更换费用,总体成本节约60%以上。
A/B双路输入/输出路设计,高安全可靠性。 数字化的DSP检测技术,检测时序更短。 继电器动作加速技术。
A路
B路
DPS产品的特点
高安全性锂离子电池
智能化集中监控
高安全性主材料及特种安全添加剂
─ 磷酸铁锂材料、球型负极材料、三层

加厚隔膜

─ 电解液阻燃添加剂、正极表面防护剂
及 采用电池管理系统控制

─ 保证电池充放电时的电流、电压和温

度参数正常
的 安 全
─ 延长电池使用寿命 降低成本

─ 铁锂电池的生命周期约为普通铅酸蓄

电池的3倍,平均可以达到10年
─ 同容量的铁锂电池的体积和重量是铅
酸蓄电池的三分之一,而且连接摆放
任意
─ 具有优越的耐高温性能,维护成本低
EPRI Distribution Power Quality Study 1993 - 1995
冷却系统已成为影响电信IDC正常运行的主要问题
现代IT机房随着密度的越来越高,对冷却系统的依赖也越来越大,现代机房已发展到几乎离开冷却系 统无法运行1分钟的地步;
但冷却系统因用电量大,设备启动瞬间负荷大等问题,一直以来对配电系统是个挑战,也是配电难点。
VDC(XE)/HVDC
当外部有电供给时飞轮在电动机模式下工作。此时接受电能驱动转子带动飞轮在真空环境下持续旋转, 飞轮以动能形式存储能量。当供电中断时,飞轮靠惯性继续旋转,此时设备类似一台发电机,将动能 转换成电能。效率可达97%、绿色环保。
高真空度环境减少了飞轮系统在高速旋转状态下的各种阻力,充分利用存储的机械能 采用磁悬浮轴承并可以控制飞轮的旋转姿态,使机/电转换效率高达99.5%
尖峰电价阶段使用9357KW, 峰电价阶段使用18714KW, 谷电价阶段使用24952KW, 平电价阶段使用21833KW, 日运行耗电费用为62785元人民币
冰蓄冷空调在北京电信永丰IDC实际应用节能分析
使用冰蓄冷24小时为数据机房供冷 日运行总计耗电量为77789KW,
尖峰电价阶段使用1902KW, 峰电价阶段使用3804KW, 谷电价阶段使用55220KW, 平电价阶段使用16863KW, 日运行耗电费用为39628元人民币。
• 96.3%为10秒内的瞬断
• 93.0%为2秒内的瞬断
10 to 30s 0.5%
0.5 to 1 min 0.3%
1 to 2 min 0.9%
2 min to 8 hours 2.1%
Under 10 Sec 96.3%
供电中断,电力污染,瞬断问题是电力供应中存在的固有问题,是影 响电信机房可靠性的主要来源,也是配电系统需要首要解决的问题
单层1000机架, 总容量2800架。
DPS产品在IDC的应用特点
提升业务安全性
UPS 集中式电源系统风险影响范围大
分布式电源系统风险仅影响单个机架
DPS产品在北京电信IDC的应用
兆维IDC 永丰IDC
亦庄IDC
冰蓄冷空调技术的应用
什么是冰蓄冷空调
所谓冰蓄冷技术,就是在电力负荷很低的夜间,即用电低谷期,采用电制冷 机制冰,将冷量以冰的方式储存起来;而在电力负荷较高的白天,也就是用电高 峰的时期,把储存的冷量释放出来,从而满足建筑物空调负荷的需要,实现用电 负荷的“移峰填谷”。通俗的说,就是利用夜间3毛多钱的电做白天1块多钱的事 。最大限度实现中央空调用户能源运行费用节省。
老机房或非IDC建筑改造中,承重改造要求低,机房可灵活选址
按需投资
提高资金利用效率
避免投资浪费
降低电源系统空载率
提升机房容积率
节能减排,绿色环保
DPS系统空载率低于10%
单层1000机架,
铁锂电池不含重金属污染物,转换效率约95% 总容量2000架。
整机效率高于92%
易监控 ─ 液晶显示屏,直接读取实时运行数据 ─ RS232标准接口,提供系统实时运行数据
易扩展 ─ 可热插拔SNMP卡,实现IP网络集中监控 ─ 极片超声波焊接及特殊防护
易集成 ─ 提供集中网管平台,实现异地集中监控 ─ 可与第三方监控平台对接
DPS产品的特点
不中断业务可在线更换
冰蓄冷空调系统利用低谷电价,其运行费用比常规电制冷空调系统减少 38%左右;
制冷主机冗余数量可以减少,可以使用双工况机组作为制冷冗余配置,可 减少制冷主机的装机容量和功率30%-50%,降低设备初投资费用;
冷冻水温度可降到1-4℃,能够实现大温差、低温送风,满足数据机房高 负荷冷源供应需求,为未来云技术平台高冷量需求奠定基础;
DPS产品的特点
1.高密度一体化 (3 ~ 4U) 2.双输入/输出设计 3.高安全性锂离子电池 4.智能化集中监控 5.不中断业务在线更换
DPS产品的特点
高密度一体化
电源电池一体化,单机架独立供备电系统。 标准3U高度,体积小、重量轻。 可实现快速安装部署,方便建设、扩容。
双路输入/输出设计
系统采用高集成度模块化设计、可扩容,支持N+X冗 余备份连接;
真空磁悬浮控制精密,阻力极低,高速旋转噪声小 于UPS的风扇噪声。保证了20年的使用寿命,在寿命 期内飞轮免维护。
更高的效率,意味着更低的能耗,更少的运维 费用。对于数据中心更有意义的是,带载率越 高时飞轮节省的能量越多。
节能环境 满载效率 带载50%效率 带载40%效率 工作温度
• DPS是一种全新的、为IDC机房设计的供电系统。它改变了传统集中式UPS的供配电方式, 将电源系统分散到每个机架当中。
• 按照输出电压类型分类,DPS产品可分为交流输出和直流输出两种,整机效率均高于92%。




源 系
机架

配电柜
ups 电池
*红色为配套电源系统所占面积
配电柜 机架
分 布 式 电 源 系 DPS 统
由于节能同时还减少碳排放, 铅酸蓄电池单位产量综合消耗标准 煤2.7Kg/KVAh,每减少1组200AH铅酸蓄电池(96块),20年内 可减少蓄电池产生的C02排放量为7.5吨。
无需蓄电池室 飞轮UPS室
分布式供电技术的应用
DPS(Distributed Power System) - 分布式供电系统
无冷却环境机架密度与宕机时间对 照表 …无制冷环境下,20KW机架30秒后 将宕机
(数据来源;Active Power技术白皮书)
现代电信IDC对冷却系统的依赖越来越大,同时冷却系统的选择与维护一直 也是个难点和挑战。
当前数据中心面临的挑战
• 空间和时间的限制 – 电源、散热和空间容量限制了IT的发展 – 扩展受制于数据中心构建时间
绿色IDC新型节能技术应用经验
——IDC机房中的飞轮储能、冰蓄冷、分布式供电等 新型技术的应用体会
演讲人:赵晓峰
用戶至上 用心服务 Customer First Service Foremost
Sept. 2012
目录
IDC日常维护所面临的问题 磁悬浮飞轮储能技术的应用 分布式供电技术的应用 冰蓄冷空调技术的应用 总结
图形化控 制接口
远程监控
飞轮+UPS应用——操作顺序2(备份工作)
长效AC后备 电源
备用AC 发电机
发电机启动信号
自动切换开关(ATS)
整流器 AC/DC
UPS 系统
逆变器 DC/AC
主要AC 负载
380 VAC
AC 市电
时间序列
双向IGBT变换器
DC AC
辅助电源(保护飞 轮控制和真空泵的 交流电源)
市电停电
2秒.
6 秒.
2秒. 2至15分钟.
飞轮模块
VDC
(飞轮和电源转换器)
图形化控 制接口
远程监 控
磁悬浮飞轮储能的高效性
效率高达97%,输出功率密度大可达3000KW,输出电 压、功率可以精确控制,兼容各种UPS系统;
0.99的高输入功率因数,对电网有功功率的吸收能 力强,对电网影响的程度轻,有效利用电网效能, 减少无功损耗,节约电能;
冰蓄冷供冷工况
冰蓄冷空调在北京电信永丰IDC实际应用节能分析
Oct
% of Saving
20%
10%
0% 0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
% of Load
冰蓄冷空调在北京电信永丰IDC实际应用节能分析
我们在永丰IDC通过对比使用制冷机供冷工况和冰蓄冷工况进行相关节能数据分析: 制冷机供冷工况
使用制冷机24小时为数据机房供 冷日运行总计耗电量为74856KW,
飞轮+UPS应用——操作顺序1(正常工作)
长效AC后备 电源
备用AC 发电机
发电机启动信号
自动切换开关(ATS)
整流器 AC/DC
UPS 系统
逆变器 DC/AC
主要AC 负载
380 VAC
AC 市电
时间序列
双向IGBT变换器
DC AC
辅助电源(保护飞 轮控制和真空泵的 交流电源)
飞轮模块
VDC
(飞轮和电源转换器)
无污染、安全可靠且自动化程度高,人员管理相对减少,在一定程度上节 约了人工成本;
减少烟尘和CO2的排放量,具有环保效益。
50%
40%
30%
VSD Chiller Vs CS Chiller (0.6kW/Tr) Energy Saving
Apr
May
平均节能
Jun July
> 25% Aug Sept
• 需要更高的能效 – 能耗成本不断增加 – 传统的数据中心不能实现功率密度最大化
• 资本压力不断上升 – 预计容量将不断增加 – 按需购买有助于延缓资本支出
• 节能减排的趋势和需要 – 数据中心是节能减排的中坚力量 – TCO,PUE在现代IDC建设中已越来越多的被提及
问题的提出 —
更高的可靠性? 更少的投入?
用晚上0.3元的电 做白天1.3元的事
冰蓄冷空调的工作模式介绍-1
A.夜间蓄冰模式(制冰工况)
冰蓄冷空调的工作模式介绍-2
B.冰槽单独融冰供冷模式(融冰工况)
冰蓄冷空调的工作模式介绍-3
C.蓄冰冷机单独供冷模式(主机供冷工况)
冰蓄冷空调的工作模式介绍-4
D.蓄冰冷机和冰槽融冰联合供冷模式
冰蓄冷空调的社会意义及优点
IDC日常维护所面临的问题
电信IDC日常维护的焦点问题
先进性 (PUE)
绿色节能 (Green)
可靠性 (Reliability)
成本投入 (TCO)
扩展性 (Extend)
系统冷却 (Cooling)
电力供应的可靠性一直是电信IDC维护面临的首要问题
电力中断
电力污染
瞬断问题
监控数据显示:
• 97.2% 为30秒内的瞬断
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