绿色IDC新型节能技术应用经验

1、绿色IDCIDC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新型技术的应用体会 Sept. 2012演讲人：赵晓峰演讲人：赵晓峰用戶至上用戶至上 用心服用心服务务 Customer First Service Foremost目录目录 IDC日常维护所面临的问题日常维护所面临的问题 磁悬浮飞轮储能技术的应用磁悬浮飞轮储能技术的应用分布式供电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冰蓄冷空调技术的应用总结总结 IDC日常维护所面临的问题日常维护所面临的问题电信IDC日常维护的焦点问题扩展性扩展性(Extend

2、)先进性先进性（PUE）电力供应的可靠性一直是电信IDC维护面临的首要问题监控数据显示：监控数据显示： 97.2% 为30秒内的瞬断 96.3%为10秒内的瞬断 93.0%为2秒内的瞬断冷却系统已成为影响电信IDC正常运行的主要问题现代现代ITIT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统无法运行1 1分钟的地步；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。但冷却系统因用电量大，设备启动瞬间负荷大等问题，

3、一直以来对配电系统是个挑战，也是配电难点。现代电信现代电信IDC对冷却系统的依赖越来越大，同时对冷却系统的依赖越来越大，同时冷却系统的选择与维护冷却系统的选择与维护一直一直也是个难点和挑战。也是个难点和挑战。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）当前数据中心面临的挑战当前数据中心面临的挑战空间和时间的限制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需要更高的能效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资本压力不断上升预计容量将不断增加

4、按需购买有助于延缓资本支出节能减排的趋势和需要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问题的提出 更更高高的可靠性的可靠性? ? 更更少少的投入？的投入？ 更更低低的能耗的能耗? ? 更更小小的空间？的空间？ 磁悬浮飞轮储能技术的应用磁悬浮飞轮储能技术的应用磁悬浮飞轮储能技术为磁悬浮飞轮储能技术为IDCIDC提供了一个新的选择提供了一个新的选择磁悬浮飞轮储能磁悬浮飞轮储能可提供可提供：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。结构紧

5、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年北京电信亦庄数码港二期飞轮机房磁悬浮飞轮储能原理磁悬浮飞轮储能原理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

6、机/电转换效率高达99.5 磁悬浮磁悬浮飞轮飞轮IGBTIGBT电力电电力电子电路子电路直流充电直流充电控制电路控制电路辅助设备及监控系辅助设备及监控系统统VDC(XE)/HVDCVDC(XE)/HVDC飞轮飞轮+UPS+UPS应用应用操作顺序操作顺序1 1（正常工作）（正常工作）UPS 系系统统整流器整流器 AC/DC备备用用ACAC发电发电机机逆逆变变器器 DC/AC AC市市电电主要主要AC AC 负载负载自动切换开关（自动切换开关（ATS）380 VACVDC(飞轮飞轮和和电电源源转换转换器器)辅辅助助电电源（保源（保护飞护飞轮轮控制和真空控制和真空泵泵的的交流交流电电源源）双向双向I

7、GBT变换变换器器飞轮模块飞轮模块DCAC发电发电机启机启动动信号信号时间序列时间序列图图形化控形化控制接口制接口远远程程监监控控长效长效ACAC后备后备电源电源UPS 系系统统整流器整流器 AC/DC逆逆变变器器 DC/ACAC市市电电主要主要AC 负载负载自动切换开关（自动切换开关（ATS）380 VAC图图形化控形化控制接口制接口远远程程监监控控辅辅助助电电源（保源（保护飞护飞轮轮控制和真空控制和真空泵泵的的交流交流电电源源）双向双向IGBT变换变换器器发电发电机启机启动动信号信号备备用用ACAC发电发电机机ATS 延延时时2秒秒.发电机启发电机启动，准备动，准备承载负载承载负载6 秒秒

8、.ATS ATS 切换切换UPSUPS同步和同步和整流器接入整流器接入2秒秒.飞轮充电飞轮充电2至至15分分钟钟.市市电电停停电电时间序列时间序列飞轮模块飞轮模块DCAC长效长效ACAC后备后备电源电源VDC(飞轮和电源转换器）飞轮和电源转换器）飞轮飞轮+UPS+UPS应用应用操作顺序操作顺序2 2（备份工作）（备份工作）磁悬浮飞轮储能的高效性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；系统采用高集成度模块

9、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。磁悬浮飞轮磁悬浮飞轮传统蓄电池传统蓄电池更高的更高的效率效率，意味着更低的能耗，更少的运维，意味着更低的能耗，更少的运维费用。费用。对于数据中心更有意义的是，带载率越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。高时飞轮节省的能量越多。节能环境节能环境飞轮飞轮传统蓄电池传统蓄电池满载效率98%90%带载50%效率97%85%-87%带载40%效率96%82%-83%工作温度0 - 4020 - 25磁悬浮飞轮储能的环保性磁悬浮飞轮储能

10、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%。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；由于节能同时还减少碳排放, 铅酸蓄电池单位

11、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。无需蓄电池室无需蓄电池室飞轮飞轮UPS室室 分布式供电技术的应用分布式供电技术的应用DPS（Distributed Power System） - - 分布式供电系统分布式供电系统*红色为配套电源系统所占面积集中式电源系统集中式电源系统分布式电源系统分布式电源系统ups电池配电柜配电柜DPS机架机架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

12、输出两种，整机效率均高于92%。DPS产品的产品的特点特点1.高密度一体化高密度一体化 （3 4U)2.双输入双输入/输出输出设计设计3.高安全性锂离子电池高安全性锂离子电池4.智能化集中监控智能化集中监控5.不中断业务在线更换不中断业务在线更换DPS产品的产品的特点特点 高密度一体化l电源电池一体化，单机架独立供备电系统。l标准3U高度，体积小、重量轻。l可实现快速安装部署，方便建设、扩容。 双路输入/输出设计lA/B双路输入/输出路设计，高安全可靠性。l数字化的DSP检测技术，检测时序更短。l继电器动作加速技术。A路路B路路DPS产品的产品的特点特点高安全性锂离子电池高安全性锂离子电池l

13、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l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 延长电池使用寿命l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，维护成本低电电池池及及模模块块的的安安全全保保障障智能化集中监控智能化集中监控l 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l 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l 易集成

14、 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产品的产品的特点特点更换准备确认反向操作安装 不中断业务可在线更换不中断业务可在线更换DPS产品在产品在IDC的应用特点的应用特点1.快速部署快速部署2.按需投资按需投资3.提升机房容积率提升机房容积率4.提升业务安全性提升业务安全性5.节能减排节能减排 快速灵活的部署快速灵活的部署l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l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 按需投资按需投资l提高资金利用效率l避免投资浪费l降低电源系统空载率 提

15、升机房容积率提升机房容积率 节能减排，绿色环保节能减排，绿色环保lDPS系统空载率低于10%l铁锂电池不含重金属污染物，转换效率约95%l整机效率高于92%DPS产品在产品在IDC的应用特点的应用特点单层1000机架，总容量2000架。单层1000机架，总容量2800架。DPS产品在IDC的应用特点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 提升业务安全性提升业务安全性亦庄亦庄IDCDPS产品在北京电信IDC的应用永丰永丰IDC兆维兆维IDC冰蓄冷空调技术的应用冰蓄冷空调技术的应用什么是冰蓄冷空调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

16、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。用晚上用晚上0.30.3元的电元的电做白天做白天1.31.3元的事元的事冰蓄冷空调的工作模式介绍冰蓄冷空调的工作模式介绍-1-1A.A.夜间蓄冰模式夜间蓄冰模式( (制冰工况制冰工况) )冰蓄冷空调的工作模式介绍冰蓄冷空调的工作模式介绍-2-2B.B.冰槽单独融冰供冷模式（融冰工况）冰槽单独融冰供冷模式（融冰工况）冰蓄冷空调的工作模式

17、介绍冰蓄冷空调的工作模式介绍-3-3C.C.蓄冰冷机单独供冷模式（主机供冷工况）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冰蓄冷空调的工作模式介绍-4-4D.D.蓄冰冷机和冰槽融冰联合供冷模式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冰蓄冷空调的社会意义及优点 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14，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

18、量需求奠定基础； 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。平均节能 25% 冰蓄冷空调在北京电信永丰冰蓄冷空调在北京电信永丰IDCIDC实际应用节能分析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：使用制冷机24小时为数据机房供冷日运行总计耗电量为74856KW74856KW, 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, 日运行耗电费用为日运行耗电费用为6278562785元人民币元人民

19、币制冷机供冷工况制冷机供冷工况冰蓄冷空调在北京电信永丰冰蓄冷空调在北京电信永丰IDCIDC实际应用节能分析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77789KW77789KW, 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, 日运行耗电费用为日运行耗电费用为3962839628元人民币元人民币。冰蓄冷供冷工况冰蓄冷供冷工况冰蓄冷空调在北京电信永丰冰蓄冷空调在北京电信永丰IDCIDC实际应用节能分析实际应用节能分析经过运行数据分析，永丰数据经过运行数据分析，永丰数据机房使用冰蓄冷供冷每日可以节约运机房使用冰蓄冷供冷每日可以节约运行费用行费用2315723157元，以一个月元，以一个月3030天计算，天计算，月节约运行费用月节约运行费用694710694710元。永丰数元。永丰数据中心使用冰蓄冷运行时间约为据中心使用冰蓄冷运行时间约为7 7