AcrelEMS-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(hù)需求，介紹了安科瑞數據中心綜合能效管理系統的解決方案、平臺功能及典型硬件。

【關(guān)鍵詞】數據中心；綜合能效管理系統

一、行業(yè)背景

在疫情的影響下，網(wǎng)絡(luò )流量受到視頻流量、電話(huà)會(huì )議、在線(xiàn)游戲、社交網(wǎng)絡(luò )等數字應用增長(cháng)的推動(dòng)而激增。伴隨物聯(lián)網(wǎng)持續發(fā)展，未來(lái)對數據服務(wù)的需求將呈現出指數級增長(cháng)。2020年，數據中心建設被正式列入新基建戰略。近幾年越來(lái)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(jīng)濟作為經(jīng)濟發(fā)展的新引擎，已經(jīng)成為衡量一個(gè)國家綜合國力的重要指標，同時(shí)我國正在加緊5G、智慧城市、大數據與云計算等新技術(shù)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(mén)2022年2月17日正式發(fā)布消息，同意京津冀、長(cháng)三角、粵港澳大灣區、成渝等地啟動(dòng)建設全國完整算力網(wǎng)絡(luò )國家樞紐節點(diǎn)。加上去年12月貴州、內蒙古、甘肅、寧夏啟動(dòng)建設全國完整算力網(wǎng)絡(luò )國家樞紐節點(diǎn)獲得批復，“東數西算”8大算力樞紐和10個(gè)集群全部落地，進(jìn)一步推動(dòng)了數據中心的發(fā)展。

二、用戶(hù)需求

1）可靠穩定安全的供配電

2）綠色低碳、節能降耗、提升PUE

3）提高運維效率、降低運營(yíng)成本

4）整體監控平臺

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(wǎng)荷儲充運維”這幾個(gè)版塊納入我司AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理系統進(jìn)行集中采集、監測和控制，保障數據中心的穩定可靠運行。 

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，建設新能源電站，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”系統通過(guò)對變電站進(jìn)出線(xiàn)的開(kāi)關(guān)柜、變壓器、直流屏等設備進(jìn)行整體的監測，保證變壓器的溫度和運行正常。

功能二：“電力監控”系統圍繞10KV到400V，對整個(gè)變配電環(huán)節的進(jìn)出線(xiàn)及相關(guān)的設備，包括UPS，柴油發(fā)電機，以及電能質(zhì)量進(jìn)行監測，實(shí)時(shí)掌控每個(gè)回路的用電情況、開(kāi)關(guān)分合閘狀態(tài)，斷路器異常跳變時(shí)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(jìn)行監測，同時(shí)通過(guò)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(jìn)行實(shí)時(shí)不間斷監測，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(shí)更換，確保一旦市電供電中斷，蓄電池能夠給服務(wù)器持續工作。

功能三：對供電局引入的市電側采用電能質(zhì)量在線(xiàn)監測裝置監測電網(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(kāi)關(guān)電源、UPS等帶來(lái)的電能質(zhì)量問(wèn)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”包括電氣火災監控，消防設備電源監控，防火門(mén)監控以及應急照明和疏散指示系統等消防系統，通過(guò)以上四個(gè)子功能，24小時(shí)可整體了解運營(yíng)情況，保障數據中心供配電網(wǎng)絡(luò )的可靠穩定安全。

3.3荷——用能負荷

數據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，針對每個(gè)重要節點(diǎn)和設備進(jìn)行能耗統計分析，作為能耗優(yōu)化及調整的參考和數據支撐。通過(guò)分布在數據中心供配電系統各重要節點(diǎn)的采集設備監測電量、電流和電壓等參數，對采集的參數進(jìn)行分析和統計，以報表的形式展示數據中心各能效評估區域的能耗評估結果；

同時(shí)可以實(shí)時(shí)監測空調制冷風(fēng)量和IT設備上架率，實(shí)時(shí)調整空調的制冷功率，降低能耗；并且通過(guò)智能照明控制，關(guān)閉長(cháng)明燈，調整燈具發(fā)光亮度，策略控制燈具的點(diǎn)亮，實(shí)現人來(lái)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)電的非持續性，需要搭配儲能來(lái)實(shí)現削峰填谷，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)數據中心的運營(yíng)，降低成本。

3.5運維——運維管理

運維管理里面包含四個(gè)子功能：“用戶(hù)報告”、“設備方案”、“故障告警”、“運維管理”本功能版塊通過(guò)給運維人員制定運維計劃，充分的把控數據中心各個(gè)環(huán)節的運營(yíng)情況，通過(guò)有序的事故預防管理，實(shí)現防患于未來(lái)，可合理的降低基礎設施的故障率，通過(guò)流程化的事件管理，使發(fā)生的故障在盡可能短的時(shí)間內恢復。且具有故障告警功能，對需報警事件進(jìn)行過(guò)濾，將重要的告警信息推送給運維人員，便于運維人員進(jìn)行及時(shí)排查和檢修，實(shí)現整體的運維管理。

四、平臺功能

1）系統主頁(yè)

展示當前數據中心總能耗，動(dòng)力能耗，空調能耗，及其他能耗并且計算出當前數據中心實(shí)時(shí)PUE值，通過(guò)儀表盤(pán)形式直觀(guān)展示。

2）電能質(zhì)量監測

電能質(zhì)量在線(xiàn)監測，可以監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(xiàn)等。

3）變電站綜自

對數據中心變電站實(shí)時(shí)監控，并在一次圖顯示配電系統當前遙測、遙信數據和狀態(tài)。

4）分布式光伏

對逆變器運行和電站進(jìn)行監測，對電站發(fā)電進(jìn)行統計和分析。

5）電力監控

電力監控云平臺針對供配電系統的特點(diǎn)，對35KV及以下供配電實(shí)施完整的實(shí)時(shí)監控，對電網(wǎng)的安全運行提供現代化手段，可實(shí)現無(wú)人值守。 

6）UPS監測

系統采集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(shí)監測UPS溫度、蓄電池電壓、當前負載下的剩余時(shí)間等數據。

7）蓄電池監測

展示單體電池電壓、內阻和溫度，預測電池帶載時(shí)剩余時(shí)間，每節電池數據均可以設置異常報警，及時(shí)發(fā)現蓄電池異常。

8）能源分布

通過(guò)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(diǎn)擊平面圖上設備可以進(jìn)入具體設備監控界面。

9）列頭柜監測

系統可以展示配電柜內進(jìn)線(xiàn)和饋線(xiàn)回路電氣參數，包括電流電壓功率電能以及開(kāi)關(guān)狀態(tài)，并可以對數據進(jìn)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(xiàn)圖、餅圖進(jìn)行展示。對數據中心用電數據進(jìn)行同比、環(huán)比分析比較，查看用電趨勢。

11）母線(xiàn)槽監測

系統可以展示智能小母線(xiàn)的始端箱和插接箱電氣參數，包括電流電壓、開(kāi)關(guān)狀態(tài)、插接點(diǎn)溫度，并對數據進(jìn)行報警設置和分級。

12）環(huán)境監測

監測數據中心溫濕度、開(kāi)關(guān)門(mén)、水浸、噪聲、煙霧、氣體濃度狀態(tài)等參數。曲線(xiàn)圖直觀(guān)明了，同時(shí)支持歷史數據查詢(xún)。

13）空調監測

系統可監測空調的回風(fēng)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，智慧煙感和智慧消防用水等設備和系統。實(shí)現火災預防、火情報警和聯(lián)動(dòng)控制等功能。

15） 智能照明

用戶(hù)可通過(guò)控制面板、人體感應、照度感應、微波感應、上位機系統、觸摸屏、手機、平板端等多種控制終端實(shí)現靈活多樣的智能化控制，特別適合于各類(lèi)智能小區、醫院、學(xué)校、酒店，以及體育場(chǎng)所、機場(chǎng)、隧道、車(chē)站等大型公建項目的照明系統。

16）故障報警

報警事件分為四級，通過(guò)列表顯示各類(lèi)報警事件數量，通過(guò)柱狀圖顯示逐日報警數量，提供報警總數以及增長(cháng)趨勢。

17）電氣安全

電氣接點(diǎn)溫度實(shí)時(shí)監測，斷路器觸頭、觸臂、母排和線(xiàn)纜連接等位置安裝無(wú)線(xiàn)測溫傳感器監測接點(diǎn)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(jìn)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(guò)程，如下可見(jiàn)AcrelEMS-IDC數據中心綜合能效管理系統從110KV到10KV到400V到機房可用到我司的相關(guān)產(chǎn)品。

六、結語(yǔ)

數據中心能效管理系統，集成了變電站綜自，電力監控，電能質(zhì)量，電源備自投等子功能，幫助用戶(hù)實(shí)現數據中心供配電的可靠穩定安全，同時(shí)采用電氣接點(diǎn)測溫、智能照明控制、電能質(zhì)量監測及治理、蓄電池在線(xiàn)監測、配電監控、智能母線(xiàn)監控以及消防監控等多種子功能，實(shí)現綠色低碳、節能降耗、提升PUE，通過(guò)運維版塊提高數據中心運維效率、降低運營(yíng)成本，實(shí)現一套系統，完整平臺全方面的把控和掌握數據中心的運行狀態(tài)。

編輯：安科瑞 孫斌

公司：江蘇安科瑞電器制造有限公司