11 月 2 日起,《数据中心能效限定值及能效等级》在全国范围内强制实施,通过对采用独立配电、空气冷却、电动空调的数据中心建筑单体或模块单元进行能耗计量、能效计算和考核,向新建与改扩建数据中心提出了 PUE≤1.5 的强制性的能效准入要求,更是提出了 1 级能效须达到 1.2、2 级能效达到 1.3 的严苛等级评定指标[1]。

(相关资料图)

降低 PUE 值一直是数据中心的绿色发展图谱,但在具体实践中却发现问题重重:

●业务复杂性加大节能方案的选择难度;

●外部清洁电力资源利用效率低;

●高算力带来的散热难与高能耗问题。

供配电系统与散热系统作为数据中心正常运行的基础保障,其设计和应用在数据中心能效评价中占有重要地位。伊顿以绿色、可持续的方式推动创新,在“双碳”目标下,为数据中心实现低碳发展提供可交付的节能策略。

技术加码,高效供电减少电力损耗

典型数据中心架构中,供配电系统能耗占比约为 10%,其节能水平在一定程度上影响着 PUE 值的表现。伊顿通过交流直供供电制式变革与电力模块等技术,迭代升级数据中心供配电系统,让能源在转化过程中减少损耗,实现以高能效服务高算力。

01 交流直供,损耗小于 1%

数据中心供电系统的节能重点在于降低供电传输过程中的损耗,其主要方法是缩减转换环节。伊顿基于“零级变换”理论提出了交流直供供电架构,在外部电网稳定的前提下,UPS 可以通过静态旁路直接向 IT 负载提供交流市电,效率最高可达 99.3%,发热损耗不足 1%。

北京某 IDC 中心在网伊顿 400kVA 设备 267 台,采用交流直供模式下,单台产品带载率平均为 25% 时,每年每台设备可节能 162572kWH。按照使用煤电计算,则可减少碳排放约 16.21 吨,实实在在做到为数据中心减碳。

02 电力模块,优化链路

针对数据中心供配电系统工程复杂、损耗高、故障风险高等痛点,伊顿凭借数十年供配电领域的技术积淀,从第一代供配电 Connected Solution 到集成度更高的 Power SKID 解决方案,再到下一代电力模块通过软件定义动力,成熟运用 SiC 新一代半导体技术、交流直供 ESS 技术和模块化休眠技术,系统链路综合效率提升至 98% 以上,为数据中心达到1 级能效提供坚实保障,同时降低系统热失效风险和暖通设备投入。

在大型和超大型 IDC,伊顿新一代电力模块不仅能适应所有用户 IT 设备供电需求,还可以对未来低碳电网进行储能消纳,实现调峰调频和峰谷电价套利。电力模块灵活的结构布局可以大幅降低占地面积和工程难度,通过全新的算法支持,电力监控在运行模式调优、核心器件预测性维护等方面进行大幅升级,旨在帮助客户全面降低 TCO,免除了客户在 IT 技术架构与供电系统节能方案之间难以选择的困扰。

点绿成金,储能引擎助力能源转型

双碳时代,技术先进型数据中心正在开始尝试在负荷侧利用光储一体系统为数据中心输送电源,以解决外部新能源利用效率低的问题。伊顿以软件定义动力,推进真正“智而有为”的节能技术途径,让储能系统积极参与电网的负荷侧响应,以精确互动的能源供给,构建绿色低碳的新型数据中心。

01 储能 PCS,高效双向模块化

伊顿 PCS储能变流器采用单级三电平模块化设计,可以使电能在储能系统与电网之间的高效双向流动,更有利于帮助电网平滑光伏等间歇性新能源,这一价值的实现很大程度上取决于 PCS储能变流器全负载区间的性能参数。

伊顿 PCS储能变流器可配置大容量独立锂电池储能系统,直连光储能设备,单套系统供电时长达 4 小时,并可按模块化扩容,以峰谷转移、需量电费管理为数据中心提供绿色能源,帮助用户打开峰谷电费套利的空间。

02 电网交互,UPS 焕新

伊顿 EnergyAware是一种电网交互式 UPS,它在保护 IT 设备免受市电异常影响的同时,通过 EnergyAware 储能套件控制和管理功率流向,智能化部署 UPS何时接受电网电力、何时储能、何时馈电给电网,以此及时响应电网调度,支持电网频率调节,保证供电系统的稳定性。伊顿面向智能电网的交互式 UPS,对于未来数据中心可再生能源的接入,将有效缓解电网的复杂性和挑战。

在伊顿和微软弗吉尼亚州创新中心合作的电网交互式数据中心,主电网与分布式能源设备之间双向流动,帮助客户顺利完成能源转型。预计到 2030 年,微软项目可减少 55% 碳排放[WM1]。

快速部署,微模块实现绿色价值

在数据中心“绿色化、集约化”的发展趋势下,模块化数据中心成为医疗、政务、教育、金融等行业的优选方案。伊顿 E-Cube 3.0 模块化数据中心以预制模块化和优秀的运行能效,助力行业用户打造集快速部署、绿色节能于一身的新型数据中心。

微模块作为数据中心的最小完整功能单元颗粒,其节能性决定了数据中心整体是否节能。伊顿 E-Cube 3.0 双排微模块,综合了多项节能设计:

●集成氟泵,三种工作模式自动切换,充分利用自然冷源,显著降低机械制冷能耗;

●支持空调 AI 群控智能寻优,实时预测 IT 热负荷变化趋势并提早介入,减少因温场波动造成的无谓制冷能耗,通过模型迭代不断深挖节能潜力;

●双源型一体化 UPS,轻松实现 1 路 ESS 交流直供 +1 路市电直供的 2N 架构,兼顾高效和可靠,供电效率高达 99.5%;

●智能小母线,铜排电阻小,通流量大,电能传输损耗低,连带降低空调制冷能耗;

●智能通道照明,采用节能 LED 灯+红外感应技术,人进灯亮,人出灯灭。

具备以上节能设计的伊顿 E-Cube 3.0 微模块,年平均 PUE 可低至 1.2 以下,达到国标能效 1 级标准,可为各类新建或改造扩建数据中心奠定坚实的节能基础。

不积硅步,无以至千里。在数据中心节能降耗的探索中,伊顿不断从内部改善供配电设备和散热系统的损耗,提高能效;外则引入储能、清洁能源以及电网交互等新型技术,提高电力中的绿电占比。伊顿坚持以创新、低碳发展理念,助力数据中心全场景、多环节、全生命周期的绿色发展,共创可持续美好未来!

数据来源:[1] GB 40879-2021《数据中心能效限定值及能效等级》中,对数据中心能效等级指标的划分。

关于伊顿 (EATON)

伊顿作为一家智能动力管理公司,致力于改善人类生活品质并提升环境质量。无论是现在还是未来,我们承诺诚信经营、可持续发展和帮助客户更好地管理动力。在电气化和数字化发展趋势的助力下,我们正在加速推进全球向可再生能源转型,帮助解决最紧迫的动力管理挑战,为我们的利益相关方及社会创造更多价值。伊顿公司成立自 1911 年,于纽交所上市已近一个世纪。2021 年,伊顿公司销售额达 196 亿美元,业务遍布 170 多个国家。

伊顿公司于 1993 年进入中国市场,此后迅速发展其中国业务。2004 年,公司亚太区总部从香港搬至上海。在中国,伊顿公司现有约 8,000 名员工和 19 家生产基地。

关注伊顿公司官方微信公众号:Eaton_China

关键词： 数据中心 供电系统 散热系统