数据中心基础设施的新趋势 -...

石葆春施耐德电气信息技术（中国）有限公司

Confidential Property of Schneider Electric

数据中心基础设施的新趋势

2005年，英飞整体解决方案（微模块）

2005年，英飞整体解决方案（微模块）

通道封闭系统机架式模块化UPS、电池和配电系统

行级空调

机柜顶部走线系统

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2014年，预制模块化数据中心

6 X 500 kW自然冷却冷冻水机组

2 X 1000 kW 水力模块

2 X IT 空间

4 X 1200 kW 配电模块

传统房间级空调典型应用

0 5 10 15 20 25 >2512

小型

中

型大

型

500k

W20

0kW

1MW

数据

中心

规模

房间级空调

§灵活匹配高架地板§房间级控制 §托管机房

行级模式典型应用

0 5 10 15 20 25 >2512

小型

中

型大

型

500k

W20

0kW

1MW

数据

中心

规模

行级空调

§伴随ISX可扩展§在机柜和行层面的可预测制冷§大型数据中心的高密度区域

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丰富多彩的解决方案

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丰富多彩的解决方案

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丰富多彩的解决方案

SVR

SVR

SVR

SVR

SVR

SVR

SVR

SVR

PSU PSU

PSU PSU

PSU PSU

PSU PSU

PSU PSU

PSU PSU

PSU PSU

PSU PSU

PSU w/ LI

PSU w/ LI

Svrs

Svrs

Svrs

Svrs

Svrs

Svrs

标准服务器机柜 天蝎机柜

PDU

380/220V UPS

UPS电源系统 机柜PDU IT服务器机柜

12V DC母排

机柜配电连接

带锂电池的电源模

块

输出配电柜

用户需求：大规模，高效率，低成本，可复制。要求：快速交付、预制化、够用的功能、模块化、高效率

必须面临两种IT系统

通道封闭系统

基于机柜的通道封闭系统 独立于机柜的通道封闭系统

WS-G40.5kV气体绝缘

开关柜

DNF740.5kV空气绝缘

开关柜

PIX12~24kV空气绝缘

开关柜

PIX55012~24kV空气绝缘

开关柜

Premset12kV屏蔽式固体

绝缘开关柜

RM63~24kV气体绝缘

环网开关柜

SM67.1~24kV空气绝缘

环网开关柜

Accusine有源电力滤波器

i-Line母线槽

PDPM1385U配电盘

RACK PDU

RACK PDU

SCBH15200~2500kVA

非晶合金干式变压器

SCB10/SCB11315~3150kVA干式变压器

ATS自动电源转换系统

OKKEN6300A低压开关柜

BLOKSET6300A低压开关柜

Galaxy VM/PWi固定功率UPS

Galaxy300/5500Galaxy7000/6000Galaxy9000固定功率UPS

Symmetra MW模块化UPS

Symmetra PX模块化UPS

iBusway智能母线系统

STS静态转换开关

BLOKSET6300A低压开关柜

Prisma iPM4000A低压开关柜

PDPM277精密配电柜

PMM精密配电柜

供配电系统的持续优化与管理

Confidential Property of Schneider Electric

不同物理结构的UPS电源

固定功率一体机 模块化 类模块化

• 机框内部由功率模块和其他模块构成，部分采用插拔式连接器连接，可至少实现功率模块的在线热插拔。

• 输出功率可通过并联的功率模块的数量进行在线调整。单机运行在N+X模式。功率模块故障不会引起UPS停机或转旁路。

• 功率模块批量生产降低成本，但热插拔连接器等使得总成本上升。

• 同系列产品备件通用，高端产品可实现模块在线插拔式维修。

• 机框内部由分散的零部件或组件构成。通过电缆或铜排连接。

• 输出功率固定。单机运行在1+0的模式。

• 可多台并机实现增容或提高可用性。

• 每种功率段总产量少，成本较高。

• 对零部件库存和厂家维修人员素质要求高。

• 机框内部由功率模块和其他模块或零部件连接构成，不能在线插拔。

• 输出功率固定，由机框内并联的功率模块数量决定。单机运行在N+0模式。单个模块的故障会引起UPS停机或转旁路。

• 功率模块批量生产降低成本。

• 厂家维修人员可现场实施离线的模块更换式维修。

完美的输出电能质量；220V±1%，切换时间0ms。

完美的输入性能指标。L 实际的低效率88-93.5%L 可用性差异大

L 输出电源质量差。市电直通，尖峰、浪涌威胁负载。切换时间8-12ms。可用性较低。

L 输入性能指标差。 高效：98-99%

一级供电质量。220V±6%，切换时间0ms。高可用性

完美的输入性能指标。输入功率因数0.99，输入电流谐波<3%。

效率高达98-99%。

UPS领域的创新 — 新的UPS运行模式

60年代在线双变换 1995年-Delta在线变换 2014年-4电平逆变器

UPS领域的创新 — 新的变换技术

完美的输出电能质量；220V±1%，切换时间0ms。

高频机具有完美的输入性能指标。L 实际低效率88-93.5%L 高频机功率器件承压高达800V，可

用性差异大

完美的输入及输出性能指标。220V±1%.输入功率因数0.99，输入电流谐波<5%。

频率不能变换。 过载能力高达200%支持60S。 实际效率高达96-97.5%。 功率器件承压高达800V

完美的输入及输出性能指标。220V±1%。输入功率因数0.99，输入电流谐波<3%。

功率器件承压266V。功率部件可用性大大提高。

实际效率高达96-96.5%。

> Galaxy VM系列产品是施耐德旗下APC公司于2014年初在全

球范围内推出的新一代革命性的三相中大功率UPS电源，集

APC与梅兰日兰在UPS电源领域的崭新理念和顶级结构及制

造工艺技术于一身，为施耐德核心旗舰产品，开辟了新的革

命性的技术方向，给整个UPS行业带来了新的生命。

> 通过采用革命性的超级旁路运行模式和专利的四电平逆变器

技术，外置维修旁路的双柜体设计，VM展现出了世界领先的

高可用性、高效率、高适应性、高性能指标、低生命周期总

成本，表现出了对不同类型负载、运行环境、市电电网和发

电机的强大兼容性，适用于各个行业的中小型数据中心和关

键电源应用等场合。

Galaxy VM 系列 160,200kVA

>2002年上市，革命性的DELTA变换在线式UPS，目前全球单机容量最大的UPS电源。单组功率模块

200KW,最大可扩展到1.6MW。适合于工业应用和

数据中心领域。

>具有和传统双变换UPS一样的性能参数：输出电压

精度220±1%，输入功率因数0.99，输入谐波电流

<5%。

>优势：过载能力强（200% 60S），满载效率高

（97.5%），高可用性（故障率极低），灵活性

（模块化扩容和维修）。

>在800KW n+1配置上价格合理。

SYMMETRY MW系列 200-1600K

新的发展方向深刻理解数据中心制冷

• 高水温行级空调

•高温差冷冻水机组

•快速启动冷冻水机组

•间接新风自然冷却

•冷冻水系统统一控制运行

•冗余制冷。双冷源空调机组，交直流供电型。

• 核心是热量的转移•高效快速的热量的捕获、交换与 转移。紧靠热源的制冷，热量集 中。• 机柜面对面背对背，形成冷热通 道布局，通道封闭。• 动态制冷，高密度制冷• 三种空调末端。房间级，行级， 顶置空调。• 三种换热模式，风风换热 • 九种送回风模式• 七种自然冷却方法• 制冷延时• 冷热通道压差平衡• 温升速度

制冷系统的发展创新

§ R134a制冷剂

§ 双螺杆式压缩机

§ 电子膨胀阀

§ 创新的风机和热交换器

§ 自然冷却和智能冷却

§ 2分钟自启动

带自然冷却、一体化、可快速启动的风冷冷冻水机组

•一个模组250KW制冷能力。•间接风风换热。水喷淋蒸发冷却。•根据地区，可选压缩机模块、冷水模块。降低初期投资成本。•重量降低一半，能耗降低30%，节水15%，成本降低40%。•明年年中推出。

间接新风、风风换热自然冷却机组二代

• 空调机组显制冷量18~60kW• 供水温度7-18度。 • 制冷方式：冷冻水型 高水温型• 控制方式：机柜送风温度控制

–风速控制–水流量控制

• N+1 热插拔EC送风机• 双电源输入• 显示实时制冷量kW • 正面和后部维修• 网络管理

–RJ45–RS485

高水温冷冻水型行级空调

智能化的冷冻水统一控制系统

在不同的室外温湿度、不同的负载率下，寻找到效率最优的运行参数。

能源管理

楼宇管理

数据中心管理

动环及基础设施

电能管理监测

管理平台功能监控范围

• 动环子系统（UPS，空调，精密配电柜，温湿度 传感器）•消防子系统（传感器，报警器）•楼宇子系统（冷冻水机组，泵，传感器，灯控）•电力子系统（中低压柜，变压器，ATS，发电机）•蓄电池子系统•安防子系统（门禁，视频）•智能布线子系统（配线条，配线架）

• IT设备及基础设施设备的数据库

• 快速搭建数据中心模型，模拟，预测，评估，及优化

容量管理 变更管理

门户

能源效率

能源成本

移动管理

自定义报表

VIZOR

IT优化

IT能源控制

制冷优化

服务器访问

管理模块

动态控制

监控及运维管理系统

电能管理系统

电能质量分析和故障事件报警

变配电系统数据

波形捕捉记录

瞬变监视 多参数趋势图发现危险负荷趋势预警

谐波分析

专业的报表功能

实时运行负荷数据分析优化控制

CBEMA电能质量报告

电力帐单管理PUE分析/容量管理

EPSS自动检测

电能管理系统

“千里眼”平台是Smart Panels智能配电系统的一部分，将智能硬件中的有效信息进行处理，为配电设备运行状态监视、运行维护作业管理和设备资产管理提供“互联网+”灵活应用方案

2012年四川航空职业技术学院

Ø项目名称：天津南开大学项目（获2015年施耐德高效

先锋－团队奖和个人奖）

Ø面积：1400m2

Ø产品： 31*配电柜+ 3套ATMT ATS+2*UPS（PX500)+12*PDPM277+2*PMM列头+17*空调+ 2*冷机撬块+5*通道封闭+228*机柜+地板；

Ø用户关注点：希望建成高校样本机房案例，采用创新

新技术，有展示参观需求；希望提供前期立项到设计、

施工落地的整体解决方案和全生命周期支持；

Ø技术创新： 创新性在数据中心配电架构采用ATMT方案促跨BU方案融合；创新性水冷撬块设计在制冷系统

中独树一帜。

2015年天津南开大学

2015年天津南开大学

Ø项目名称：北京师范大学项目

Ø面积：145m2

Ø产品： 5*配电柜+2*UPS（PX250)+2*PDPM277 +6*Inrow空调+2*通道封闭+20*机柜；

Ø用户关注点：希望建成高密度微模块展示机房，机柜密度

6kW和12kW，有参观需求；关注高密度制冷方案和CFD气

流模拟分析。

2016年北京师范大学

Ø项目名称：北京服装学院机房

改造项目（一期和二期）

Ø面积：190m2

Ø产品： 2*配电柜+2*UPS（PX160)+2*PDPM277 +3*空调+3*C4C通道封闭+50*机柜+DCIM；

Ø用户关注点：希望将原地下区

域改造为微模块机房，一期二期

分期建设，利旧改造环境，楼外

草坪风冷室外机布局需美观省地，

解决方案宜优化具有性价比。

2016年北京服装学院

其他高校案例Ø2014年北京航空航天大学图书馆机房改造项目（380m2）

Ø2014年首都师范大学新建机房项目（230m2）

Ø2014年北京印刷学院机房改造项目（140m2）

Ø2012年四川航空职业技术学院（160m2) … … … … … …

上海气象局智能母线 深圳某Colo电力模块唐山公安局MW 天津生态城ATS，B柜

国家开发银行Okken柜

配电系统-案例

南昌银行冷冻水机组 某IT集装箱高水温行级 某IT统一控制冷冻水系统 天津超算定制化行级

制冷子系统-案例

宁夏西部云基地

集中监控平台

红外监测系统

电力监测系统

温湿度监测系

统

视频监测系统

极早期消防系

统

门禁系统

漏水监测系统

气体消防系统

某IT巨头 移动信息港

监控及运维管理子系统-案例