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第1章
供电设计标准与规范

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1.1 数据中心建设

数据中心(Data Center,DC)的前身是数据机房,随着信息通信网络的发展,数据机房逐步变成了数据中心。数据中心通常是指在一个物理空间内实现信息的集中处理、存储、传输、交换、管理的系统,而计算机设备、服务器设备、网络设备、存储设备等通常被认为是数据中心的关键设备。

关键设备运行所需要的环境因素,如供配电系统、制冷系统、机柜系统、消防系统、监控系统等通常被认为是关键物理基础设施。

1.1.1 关于数据中心建设布局的指导意见

2013年,工业和信息化部、国家发展改革委、国土资源部、国家电力监管委员会、国家能源局联合发布了《关于数据中心建设布局的指导意见》(工信部联通〔2013〕13号,以下称指导意见)。内容摘录如下

1.指导思想

数据中心的建设和布局应以科学发展为主题,以加快转变发展方式为主线,以提升可持续发展能力为目标,以市场为导向,以节约资源和保障安全为着力点,遵循产业发展规律,发挥区域比较优势,引导市场主体合理选址、长远规划、按需设计、按标建设,逐渐形成技术先进、结构合理、协调发展的数据中心新格局。

2.基本原则

1)市场需求导向原则:以应用为牵引,从市场需求出发,合理规划建设数据中心。

2)资源环境优先原则:充分考虑资源环境条件,引导大型数据中心优先在能源相对富集、气候条件良好、自然灾害较少的地区建设,推进“绿色数据中心”建设。

3)区域统筹协调原则:统筹考虑建设规模和应用定位,结合不同区域优势,分工协调、因地制宜建设各类型数据中心。

4)多方要素兼顾原则:在重点考虑市场需求、能源供给和自然环境基础上,兼顾用地保障、产业环境、人才支撑等多方因素,紧密结合基础网络布局,采用绿色节能等先进技术合理规划建设数据中心。

5)发展与安全并重原则:数据中心选址要避开地质灾害多发地区,在同一城市不宜集中建设过多的超大型数据中心;在数据中心设计、建设和运营等环节,要满足相关行业主管部门的安全管理要求。

3.布局导向

1)新建超大型数据中心,重点考虑气候环境、能源供给等要素。鼓励超大型数据中心,特别是以灾备等实时性要求不高的应用为主的超大型数据中心,优先在气候寒冷、能源充足的一类地区建设,也可在气候适宜、能源充足的二类地区建设。

2)新建大型数据中心,重点考虑气候环境、能源供给等要素。鼓励大型数据中心,特别是以灾备等实时性要求不高的应用为主的大型数据中心,优先在一类和二类地区建设,也可在气候适宜、靠近能源富集地区的三类地区建设。

3)新建中小型数据中心,重点考虑市场需求、能源供给等要素。鼓励中小型数据中心,特别是面向当地、以实时应用为主的中小型数据中心,在靠近用户所在地、能源获取便利的地区,依市场需求灵活部署。

4)针对已建数据中心,鼓励企业利用云计算、绿色节能等先进技术进行整合、改造和升级。

4.保障措施

1)强化政策引导。符合大工业用电条件要求的可执行大工业用电电价。对满足布局导向要求,PUE(PUE=数据中心总设备能耗/IT设备能耗)在1.5以下的新建数据中心,以及整合、改造和升级达到相关标准要求(暂定PUE降低到2.0以下)的已建数据中心,在电力设施建设、电力供应及服务等方面给予重点支持;支持其参加大用户直供电试点。地方政府相关部门应合理安排上述数据中心的用地规模,在市政配套设施方面予以保障,在资金、人才、网络建设等方面给予支持。特殊情况下,不满足布局导向要求的新建超大型、大型数据中心,如果达到相关标准要求(PUE在1.5以下),经过工业和信息化部、国家发展和改革委员会等部门组织的专家评审,认为符合特定需要和国家支持发展方向的,也可以享受上述支持政策。

2)加强应用引领。在保障安全的前提下,鼓励行政机关带头使用专业机构提供的云服务,逐步减少政府自建数据中心的数量;引导企事业单位逐步将相关应用向专业机构提供的云服务上迁移。

3)夯实网络能力。结合“宽带中国”战略,加快推动宽带网络建设,进一步优化互联网架构,提升互联网骨干网间互联互通水平,重点加强一类和二类地区的高速骨干网络建设和扩容力度,全面提升基础网络的能力和服务质量,满足各类数据中心建设和发展的需要。

4)落实安全保障。加快数据中心安全技术研发,加强数据中心网络与信息安全管理。数据中心的设计、建设和运营要按照行业主管部门的政策标准,在网络安全、应用系统安全、业务安全、管理安全等方面落实安全措施和要求,制定和完善应急预案,健全运行安全保障机制,提高突发事件应急处置能力。

5)发挥示范作用。加强数据中心标准化工作,研究制定能源效率、服务质量、安全保障等方面的标准及相应测评方法,探索开展评测工作。通过对数据中心优秀案例的总结宣传,推广先进经验,发挥优秀企业的示范带动作用。

5.数据中心分类

指导意见从建设规模上把数据中心分为超大型数据中心、大型数据中心、中小型数据中心。超大型数据中心是指规模大于等于10000个标准机架的数据中心;大型数据中心是指规模大于等于3000个标准机架小于10000个标准机架的数据中心;中小型数据中心是指规模小于3000个标准机架的数据中心。而上述的标准机架的平均功耗是按2.5kW/台计列的。

6.地区分类

指导意见根据各地区气候条件把不同地区分为一类地区、二类地区、三类地区和其他地区。

1)一类地区:气候寒冷(最冷月平均温度≤-10℃,日平均温度≤5℃的天数大于等于145天)、能源充足(发电量大于用电量)、地质灾害较少。

2)二类地区:气候适宜(最冷月平均温度为-10~0℃,日平均温度≤5℃的天数在90到145天之间;或最冷月平均温度为-13~0℃,最热月平均温度为18~25℃,日平均温度≤5℃的天数在0~90天)、能源充足(发电量大于用电量)、地质灾害较少。

3)三类地区:气候适宜、靠近能源(紧邻能源富集地区)、地质灾害较少。

4)其他地区:除上述三类以外的地区。

进入21世纪以来,由于信息通信及数据业务飞速发展,互联网数据中心、金融数据中心、通信行业数据中心、企业数据中心等各类数据中心犹如雨后春笋般地出现。数据中心的机架数量不断扩大,最大规模的数据中心所拥有的机架数已达数万架,单机架的平均功耗也越来越大,从2kW到十几千瓦不等。目前,国内建设的数据中心,无论从机架数,还是单机架功耗已经与指导意见中所规定的数据中心分类变化甚大,而且,还出现由多栋数据中心建筑组成的基地型数据中心,也有几十到几百个机架的小型数据中心(以下称为微型数据中心)。

1.1.2 关于加强绿色数据中心建设的指导意见

2019年1月21日,工业和信息化部、国家机关事务管理局、国家能源局联合印发《关于加强绿色数据中心建设的指导意见》(工信部联节〔2019〕24号),明确提出要建立健全绿色数据中心标准评价体系和能源资源监管体系,打造一批绿色数据中心先进典型,形成一批具有创新性的绿色技术产品、解决方案,培育一批专业第三方绿色服务机构。提出到2022年,数据中心平均能耗基本达到国际先进水平,新建大型、超大型数据中心的电能使用效率值达到1.4以下,高能耗老旧设备基本淘汰,水资源利用效率和清洁能源应用比例大幅提升,废旧电器电子产品得到有效回收利用。该意见全文如下。

工业和信息化部 国家机关事务管理局 国家能源局关于加强绿色数据中心建设的指导意见工信部联节〔2019〕24号

各省、自治区、直辖市及计划单列市、新疆生产建设兵团工业和信息化、机关事务、能源主管部门,各省、自治区、直辖市通信管理局,有关行业组织,有关单位:

建设绿色数据中心是构建新一代信息基础设施的重要任务,是保障资源环境可持续的基本要求,是深入实施制造强国、网络强国战略的有力举措。为贯彻落实《工业绿色发展规划(2016-2020年)》(工信部规〔2016〕225号)、《工业和信息化部关于加强“十三五”信息通信业节能减排工作的指导意见》(工信部节〔2017〕77号),加快绿色数据中心建设,现提出以下意见。

一、总体要求

(一)指导思想

以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,全面贯彻党的十九大和十九届二中、三中全会精神,坚持新发展理念,按照高质量发展要求,以提升数据中心绿色发展水平为目标,以加快技术产品创新和应用为路径,以建立完善绿色标准评价体系等长效机制为保障,大力推动绿色数据中心创建、运维和改造,引导数据中心走高效、清洁、集约、循环的绿色发展道路,实现数据中心持续健康发展。

(二)基本原则

政策引领、市场主导。充分发挥市场配置资源的决定性作用,调动各类市场主体的积极性、创造性。更好发挥政府在规划、政策引导和市场监管中的作用,着力构建有效激励约束机制,激发绿色数据中心建设活力。

改造存量、优化增量。建立绿色运维管理体系,加快现有数据中心节能挖潜与技术改造,提高资源能源利用效率。强化绿色设计、采购和施工,全面实现绿色增量。

创新驱动、服务先行。大力培育市场创新主体,加快建立绿色数据中心服务平台,完善标准和技术服务体系,推动关键技术、服务模式的创新,引导绿色水平提升。

(三)主要目标

建立健全绿色数据中心标准评价体系和能源资源监管体系,打造一批绿色数据中心先进典型,形成一批具有创新性的绿色技术产品、解决方案,培育一批专业第三方绿色服务机构。到2022年,数据中心平均能耗基本达到国际先进水平,新建大型、超大型数据中心的电能使用效率值达到1.4以下,高能耗老旧设备基本淘汰,水资源利用效率和清洁能源应用比例大幅提升,废旧电器电子产品得到有效回收利用。

二、重点任务

(一)提升新建数据中心绿色发展水平
1.强化绿色设计

加强对新建数据中心在IT设备、机架布局、制冷和散热系统、供配电系统以及清洁能源利用系统等方面的绿色化设计指导。鼓励采用液冷、分布式供电、模块化机房以及虚拟化、云化IT资源等高效系统设计方案,充分考虑动力环境系统与IT设备运行状态的精准适配;鼓励在自有场所建设自然冷源、自有系统余热回收利用或可再生能源发电等清洁能源利用系统;鼓励应用数值模拟技术进行热场仿真分析,验证设计冷量及机房流场特性。 引导大型和超大型数据中心设计电能使用效率值不高于1.4。

2.深化绿色施工和采购

引导数据中心在新建及改造工程建设中实施绿色施工,在保证质量、安全基本要求的同时,最大限度地节约能源资源,减少对环境负面影响,实现节能、节地、节水、节材和环境保护。严格执行《电器电子产品有害物质限制使用管理办法》和《电子电气产品中限用物质的限量要求》(GB/T 26572)等规范要求,鼓励数据中心使用绿色电力和满足绿色设计产品评价等要求的绿色产品,并逐步建立健全绿色供应链管理制度。

(二)加强在用数据中心绿色运维和改造
1.完善绿色运行维护制度

指导数据中心建立绿色运维管理体系,明确节能、节水、资源综合利用等方面发展目标,制定相应工作计划和考核办法;结合气候环境和自身负载变化、运营成本等因素科学制定运维策略;建立能源资源信息化管控系统,强化对电能使用效率值等绿色指标的设置和管理,并对能源资源消耗进行实时分析和智能化调控,力争实现机械制冷与自然冷源高效协同;在保障安全、可靠、稳定的基础上,确保实际能源资源利用水平不低于设计水平。

2.有序推动节能与绿色化改造

有序推动数据中心开展节能与绿色化改造工程,特别是能源资源利用效率较低的在用老旧数据中心。加强在设备布局、制冷架构、外围护结构(密封、遮阳、保温等)、供配电方式、单机柜功率密度以及各系统的智能运行策略等方面的技术改造和优化升级。鼓励对改造工程进行绿色测评。力争通过改造使既有大型、超大型数据中心电能使用效率值不高于1.8。

3.加强废旧电器电子产品处理

加快高耗能设备淘汰,指导数据中心科学制定老旧设备更新方案,建立规范化、可追溯的产品应用档案,并与产品生产企业、有相应资质的回收企业共同建立废旧电器电子产品回收体系。在满足可靠性要求的前提下,试点梯次利用动力电池作为数据中心削峰填谷的储能电池。推动产品生产、回收企业加快废旧电器电子产品资源化利用,推行产品源头控制、绿色生产,在产品全生命周期中最大限度提升资源利用效率。

(三)加快绿色技术产品创新推广
1.加快绿色关键和共性技术产品研发创新

鼓励数据中心骨干企业、科研院所、行业组织等加强技术协同创新与合作,构建产学研用、上下游协同的绿色数据中心技术创新体系,推动形成绿色产业集群发展。重点加快能效水效提升、有毒有害物质使用控制、废弃设备及电池回收利用、信息化管控系统、仿真模拟热管理和可再生能源、分布式供能、微电网利用等领域新技术、新产品的研发与创新,研究制定相关技术产品标准规范。

2.加快先进适用绿色技术产品推广应用

加快绿色数据中心先进适用技术产品推广应用,重点包括:一是高效IT设备,包括液冷服务器、高密度集成IT设备、高转换率电源模块、模块化机房等;二是高效制冷系统,包括热管背板、间接式蒸发冷却、行级空调、自动喷淋等;三是高效供配电系统,包括分布式供能、市电直供、高压直流供电、不间断供电系统ECO模式、模块化UPS等;四是高效辅助系统,包括分布式光伏、高效照明、储能电池管理、能效环境集成监控等。

(四)提升绿色支撑服务能力
1.完善标准体系

充分发挥标准对绿色数据中心建设的支撑作用,促进绿色数据中心提标升级。建立健全覆盖设计、建设、运维、测评和技术产品等方面的绿色数据中心标准体系,加强标准宣贯,强化标准配套衔接。加强国际标准话语权,积极推动与国际标准的互信互认。以相关测评标准为基础,建立自我评价、社会评价和政府引导相结合的绿色数据中心评价机制,探索形成公开透明的评价结果发布渠道。

2.培育第三方服务机构

加快培育具有公益性质的第三方服务机构,鼓励其创新绿色评价及服务模式,向数据中心提供咨询、检测、评价、审计等服务。鼓励数据中心自主利用第三方服务机构开展绿色评测,并依据评测结果开展有实效的绿色技术改造和运维优化。依托高等院校、科研院所、第三方服务等机构建立多元化绿色数据中心人才培训体系,强化对绿色数据中心人才的培养。

(五)探索与创新市场推动机制

鼓励数据中心和节能服务公司拓展合同能源管理,研究节能量交易机制,探索绿色数据中心融资租赁等金融服务模式。鼓励数据中心直接与可再生能源发电企业开展电力交易,购买可再生能源绿色电力证书。探索建立绿色数据中心技术创新和推广应用的激励机制和融资平台,完善多元化投融资体系。

三、保障措施

(一)加强组织领导。工业和信息化部、国家机关事务管理局、国家能源局建立协调机制,强化在政策、标准、行业管理等方面的沟通协作,加强对地方相关工作的指导。各地工业和信息化、机关事务、能源主管部门要充分认识绿色数据中心建设的重要意义,结合实际制定相关政策措施,充分发挥行业协会、产业联盟等机构的桥梁纽带作用,切实推动绿色数据中心建设。

(二)加强行业监管。在数据中心重点应用领域和地区,了解既有数据中心绿色发展水平,研究数据中心绿色发展现状。将重点用能数据中心纳入工业和通信业节能监察范围,督促开展节能与绿色化改造工程。推动建立数据中心节能降耗承诺、信息依法公示、社会监督和违规惩戒制度。遴选绿色数据中心优秀典型,定期发布《国家绿色数据中心名单》。充分发挥公共机构特别是党政机关在绿色数据中心建设的示范引领作用,率先在公共机构组织开展数据中心绿色测评、节能与绿色化改造等工作。

(三)加强政策支持。充分利用绿色制造、节能减排等现有资金渠道,发挥节能节水、环境保护专用设备所得税优惠政策和绿色信贷、首台(套)重大技术装备保险补偿机制支持各领域绿色数据中心创建工作。优先给予绿色数据中心直供电、大工业用电、多路市电引入等用电优惠和政策支持。加大政府采购政策支持力度,引导国家机关、企事业单位优先采购绿色数据中心所提供的机房租赁、云服务、大数据等方面服务。

(四)加强公共服务。整合行业现有资源,建立集政策宣传、技术交流推广、人才培训、数据分析诊断等服务于一体的国家绿色数据中心公共服务平台。加强专家库建设和管理,发挥专家在决策建议、理论指导、专业咨询等方面的积极作用。持续发布《绿色数据中心先进适用技术产品目录》,加快创新成果转化应用和产业化发展。鼓励相关企事业单位、行业组织积极开展技术产品交流推广活动,鼓励有条件的企业、高校、科研院所针对绿色数据中心关键和共性技术产品建立实验室或者工程中心。

(五)加强国际交流合作。充分利用现有国际合作交流机制和平台,加强在绿色数据中心技术产品、标准制定、人才培养等方面的交流与合作,举办专业培训、技术和政策研讨会、论坛等活动,打造一批具有国际竞争力的绿色数据中心,形成相关技术产品整体解决方案。结合“一带一路”倡议等国家重大战略,加快开拓国际市场,推动优势技术和服务走出去。 qN/k61BbcOBC3MXrxzFzH4UE2RYdsmoBFdKkz1b7zA5qAIxm9UdH6oKZRmYO8IiN



1.2 数据中心标准规范

1.2.1 数据中心相关标准规范

数据中心电源建设相关的标准及规范见表1-1。

表1-1 数据中心电源建设相关的标准及规范

GB 50174—2017《数据中心设计规范》主要对数据中心的分级、选址及设备布置、环境要求、建筑与结构、空气调节、供配电、电磁屏蔽、网络与布线系统、智能化系统、给水排水、消防与安全等内容进行了规范。这个标准将数据中心分为A、B、C三个等级,其中A为最高等级,C等级最低。

YD/T 1818—2018《电信数据中心电源系统》规定了电信数据中心电源系统的组成、分级、外市电系统、高压配电系统、变压器、低压配电系统、备用发电机系统、交流不间断电源(Uninterruptible Power Supply,UPS)系统、直流电源系统、蓄电池组、预装式供电系统、高压输电系统危险影响防护、防雷与接地系统、动力及环境监控管理系统、自动控制要求等。这个标准将数据中心分为T4、T3、T2、T1四个等级,其中T4为最高等级,T1等级最低。

TIA-942《数据中心电信基础设施标准》是由美国电信产业协会(TIA)、TIA技术工程委员会(TR42)和美国国家标准学会(ANSI)批准的美国标准。这个标准将数据中心分为T4、T3、T2、T1四个等级,其中T4为最高等级,T1等级最低。

除了上述国内、国际标准和规范外,国际上还有Uptime Institute发布的数据中心基础设施相关认证标准和规定。Uptime Institute是由数据中心标准组织和第三方认证机构发布,数据中心基础设施中的相关规定是国际上关于数据中心认证的重要标准依据。Uptime Tier数据中心等级认证体系分为Tier Ⅰ—Tier Ⅳ四个等级,其中TierⅣ为最高。Uptime Tier等级认证针对数据中心的电气参数、冗余、地板承载、电源、冷却装备,甚至造价等都进行了规定。

Uptime Institute发布的数据中心基础设施是基于美国本土客观环境条件制定的数据中心建设的标准和规定,其中部分内容并不适合我国的客观环境条件,国内建设方在数据中心的建设中应避免照搬硬套。国内数据中心建设应遵循国内标准规范的相关要求,以及用户对基础设施的个性要求,除非来自国际用户对数据中心有Uptime等级认证需求。

1.2.2 相关标准中供配电系统的主要内容

1.《数据中心设计规范》
(1)分级与要求

《数据中心设计规范》把数据中心划分为A、B、C三个等级。A级为“容错”系统,可靠性和可用性等级最高;B级为“冗余”系统,可靠性和可用性等级居中;C级用于满足基本需要,可靠性和可用性等级最低。

衡量一个数据中心在所处的行业或领域内的重要性,最主要的标准是由于基础设施故障造成网络信息中断或重要数据丢失在经济和社会上造成的损失或影响程度。数据中心按照哪个等级标准进行建设,应由建设单位根据数据丢失或网络中断在经济或社会上造成的损失或影响程度确定,同时还应综合考虑建设投资。数据中心的等级越高,供电可靠性就越高,但投资也相应增加。

三个等级的数据中心是根据数据中心的使用性质、数据丢失或网络中断在经济或社会上造成的损失或影响程度确定等级的,具体如下。

1)A级数据中心:

①电子信息系统运行中断将造成重大的经济损失。

②电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序严重混乱。

A级数据中心举例:金融行业、国家气象台、国家级信息中心、重要的军事部门、交通指挥调度中心、广播电台、电视台、应急指挥中心、邮政、电信等行业的数据中心及企业认为重要的数据中心。

2)B级数据中心:

①电子信息系统运行中断将造成较大的经济损失。

②电子信息系统运行中断将造成公共场所秩序混乱。

B级数据中心举例:科研院所、高等院校、博物馆、档案馆、会展中心、国际体育比赛场馆、政府办公楼等的数据中心。

C级数据中心则指那些不属于A级或B级的数据中心。

其他企事业单位、国际公司、国内公司应按照机房分级与性能要求,结合自身需求与投资能力确定本单位数据中心的建设等级和技术要求。

在同城或异地建立灾备数据中心时,灾备数据中心宜与主用数据中心等级相同。当灾备数据中心与主用数据中心数据实时传输备份,业务满足连续性要求时,灾备数据中心的等级可与主用数据中心等级相同,也可低于主用数据中心的等级。

基础设施由建筑、结构、空调、供电、网络、布线、给水排水等部分组成,当各组成部分按照不同等级进行设计时,数据中心的等级按照其中最低等级部分确定。例如:供电系统按照A级技术要求进行设计,而空调按照B级技术要求进行设计,则此数据中心的等级为B级。

A级数据中心涵盖B级和C级数据中心的性能要求,且比B级和C级数据中心的性能要求更高。意外事故包括操作失误、设备故障、正常市电电源中断等,一般按照发生一次意外事故做设计,不考虑多个意外事故同时发生。设备维护或检修也只考虑同时维修一个系统的设备,不考虑多系统的设备同时维修。在一次意外事故发生后或单系统设备维护或检修时,基础设施能够满足电子信息设备基本运行需求。

当A级数据中心同时满足下列要求时,电子信息设备的供电可采用UPS系统和市电电源系统相结合的供电方式,即市电直供/不间断电源混供方式。

1)设备或线路维护时,应保证电子信息设备正常运行。

2)市电直接供电的电源质量应满足电子信息设备正常运行的要求。

3)市电接入处的功率因数应符合当地供电部门的要求。

4)柴油发电机系统应能够承受电子信息设备类容性负载的影响。

5)向电网注入的总电流谐波含量不应超过10%。

在第5条中,电子信息设备产生的电流谐波超过10%时,应进行谐波治理。

当两个或两个以上地处不同区域的云计算数据中心或互联网数据中心同时建设,互为备份,且数据实时传输、业务满足连续性要求时,由于数据中心之间已实现容错功能,因此数据中心的基础设施可根据实际情况,按容错或冗余系统进行配置。

B级数据中心的基础设施应按冗余要求配置,B级数据中心涵盖C级数据中心的性能要求,且比C级数据中心的性能要求更高。在电子信息系统运行期间,基础设施在冗余能力范围内,不应因设备故障而导致电子信息系统运行中断。

C级数据中心的基础设施应按基本需求配置,在基础设施正常运行情况下,应保证电子信息系统运行不间断。

(2)变配电

1)基本要求:A级数据中心的供电电源应按国家标准GB 50052—2009《供配电系统设计规范》里的一级负荷中特别重要的负荷(当中断供电将造成重大设备损坏或发生中毒、爆炸和火灾等情况的负荷,以及特别重要场所的不允许中断供电的负荷)考虑;B级数据中心的供电电源按一级负荷考虑;C级数据中心的供电电源按二级负荷考虑。

在工程设计时,数据中心的供配电系统应该兼顾数据中心终期发展,系统要具备可扩展性,并在高压系统和低压系统预留容量,用于数据中心设备今后的扩容。

数据中心外市电电源线不宜采用架空方式引入,宜采用直接埋地、排管、电缆沟或电缆隧道敷设方式。

数据中心供电可靠性要求较高,为防止其他负荷干扰,当数据中心用电容量较大时,应设置专用配电变压器供电;数据中心用电容量较小时,可由专用低压馈电线路供电。

变压器宜采用干式变压器,变压器宜靠近负荷布置。

数据中心低压配电系统的接地型式宜采用TN系统。采用交流电源的电子信息设备,其配电系统应采用TN-S系统。

2)配置要求:具体参见后面的表1-4。

(3)备用电源

1)基本要求:A级数据中心必须设置备用电源。备用电源宜采用独立于正常电源的柴油发电机组,也可采用供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路(如第三路市电电源)。当两路正常电源均发生故障时,备用电源应能承担数据中心正常运行所需要的用电负荷。

B级数据中心宜采用两路市电电源引入。当B级数据中心有两路市电电源引入时,不需要再设置柴油发电机组作为备用电源;当只有一路市电电源引入时,应设置柴油发电机组作为备用电源。

备用柴油发电机组的性能等级不应低于G3级。

A级数据中心的备用柴油发电机组应考虑连续和不限时运行,发电机组的输出功率应满足数据中心最大平均负荷的需要。最大平均负荷是指按需要系数法对电子信息设备、空调和制冷设备、照明等所有保证负载进行负荷计算得出的数值。确定发电机组的输出功率还应考虑负载产生谐波对发电机组的影响。

按A级标准建设的金融行业数据中心,发电机组的输出功率可按持续功率选择。综合考虑B级数据中心的负荷性质、市电的可靠性和投资的经济性,发电机组输出功率中的限时运行功率能够满足B级数据中心的使用要求。

这里需要注意的是,《数据中心设计规范》中对备用柴油发电机组的输出功率定义与以往柴油发电机组的主用功率、备用功率的定义不同。

配置备用柴油发电机组的数据中心应在发电机房设置燃油箱,燃油箱应具备燃油补充装置。当外部供油时间有保障时,燃油箱储存的柴油的供应时间宜大于外部供油时间。当外部供油时间没有保障时,数据中心应设置其他(储油罐)储油装置来保证储油时间。

2)配置要求:具体参见后面的表1-4。

(4)市电电源与备用发电机组的转换

市电电源与备用柴油发电机组之间采用自动转换开关时,自动转换开关电器宜具有旁路功能,或采取(组合电器)其他方式,在自动转换开关电器检修时,不应影响两个电源之间的转换。

(5)UPS系统

电子信息设备供电电源质量应根据数据中心的等级,按照表1-4的要求执行。当电子信息设备采用48V、240V、336V直流电源供电时,供电电压应符合电子信息设备的要求。

A级数据中心同时满足下列要求时,电子信息设备的供电可采用UPS系统和市电电源系统相结合(市电/UPS混供系统)的供电方式。

1)设备或线路维护时,应保证电子信息设备正常运行。

2)市电直接供电的电源质量应满足电子信息设备正常运行的要求。

3)市电接入处的功率因数应符合当地供电部门的要求。

4)柴油发电机系统应能够承受容性负载的影响。

5)向公用电网注入的谐波电流分量(方均根值)不应超过现行国家标准GB/T 14549—1993《电能质量公用电网谐波》规定的谐波电流允许值。

当两个或两个以上地处不同区域的数据中心同时建设,互为备份,且数据实时传输、业务满足连续性要求时,数据中心的基础设施可按容错系统配置,UPS系统也可按冗余( N +1)系统配置。

UPS系统应为电子信息系统的可扩展性预留备用容量。

电子信息设备宜由UPS系统供电。UPS系统应有自动和手动旁路装置,避免在UPS设备发生故障或进行维修时中断电源。确定UPS系统的基本容量时应留有余量。

当市电电源质量能够满足电子信息设备的使用要求时,也可由市电直接供电。辅助区宜单独设置UPS系统,以避免辅助区的人员误操作而影响主机房电子信息设备的正常运行。

数据中心内采用UPS系统供电的空调设备和电子信息设备不应由同一组UPS系统供电,以减少对电子信息设备的干扰;测试电子信息设备的电源和电子信息设备的正常工作电源应采用不同的UPS系统。

2.《电信数据中心电源系统》
(1)分级与要求

《电信数据中心电源系统》把电信数据中心划分为T4、T3、T2、T1四个等级。T4级为容错型,可靠性和可用性等级最高;T3级为在线可维护型,可靠性和可用性次于T4级;T2级为部分冗余型,可靠性和可用性等级再次之;T1级为基本型,可靠性和可用性等级最低。

T4级:在系统运行期间,其场地设备不应因操作失误、设备故障、外电源中断、维护和检修而导致运行中断。满足下列情况之一时,数据中心(机房)应为T4级。

1)设备运行中断将造成重大的经济损失。

2)设备运行中断将造成公共场所秩序严重混乱。

3)使用方需要提供T4级机房服务。

T3级:在系统运行期间,其场地设备不应因设备故障、外电源中断、维护和检修而导致运行中断。满足下列情况之一时,数据中心(机房)应为T3级。

1)设备运行中断将造成较重大的经济损失。

2)设备运行中断将造成公共场所秩序较严重混乱。

3)使用方需要提供T3级机房服务。

T2级:在系统运行期间,其场地设备在冗余能力范围内,不应因设备故障而导致运行中断。满足下列情况之一时,数据中心(机房)应为T2级。

1)设备运行中断将造成较大的经济损失。

2)设备运行中断将造成公共场所秩序混乱。

3)使用方需要提供T2级机房服务。

T1级:满足基本用电要求,没有冗余,为场地内的数据设备在供电、制冷、网络等各方面提供基本的工作环境,在场地设施正常运行情况下,应保证电子信息系统运行不中断。

(2)变配电

当数据中心市电电源采用2 N N +1供电方式引入时,每套高压配电系统之间可完全独立。作为主备用的两路市电进线断路器宜采用备用市电自动投入装置,同时还应具备手动操作功能。直流操作电源应采用两路电源输入。

变压器宜选用干式变压器。而且,ICT(Information Communication Technology,信息通信技术)设备负荷应该使用专用变压器或专用回路供电。

低压配电系统应按照近期负荷的需求进行配置,同时还要考虑扩容方便。从变压器输出端开始,至用电设备的输入侧的配电不应多于4级。低压配电系统中上级断路器和下级断路器的容量及参数应设置合理,并可实现选择性保护。

当低压配电系统中的总电流谐波含量超过10%时,应在系统中配置有源滤波器进行谐波治理。

(3)备用电源

数据中心的备用电源可使用往复式柴油发电机组或燃气轮发电机组作为备用电源系统,燃气轮发电机组宜选择使用柴油作为燃料。

负荷较大的电信数据中心应优先选用10kV高压发电机组,高压发电机组的中性点宜采用小电阻接地方式。备用发电机组应具有良好的抗谐波能力。

当两个数据机房的市电来自不同的上级变电站时,经过技术经济分析以及风险分析论证合理时,这两个数据机房之间可采用备用发电机组复用的方式。当备用发电机组复用时,宜在低安全等级的机房之间复用,或在高安全等级机房和低安全等级机房之间复用。当采用备用发电机组复用时,必须提前确定一旦出现两路主用市电电源同时故障时,需要优先保证的负荷。对于优先保证的负荷,其机房等级按备用发电机组未复用时确定。

在经济技术合理或市电电源取得困难时,数据中心可以使用长期运行的天然气机组作为主用电源。当使用天然气机组作为主用电源时,最好采用冷热电三联供的方式运行。若采用冷热电三联供运行方式时,数据中心应根据其等级另外配置容量满足要求的备用电源。

(4)市电电源与备用发电机组的转换

市电电源与备用发电机组之间应该采用自动切换方式,并应具有电气联锁装置。

(5)交流UPS系统

根据数据中心的等级、负荷规模等条件,应使用在线式UPS系统。在并机方式运行时,UPS设备的并机台数不宜超过四台,不宜设置并机总输出断路器或通过总并机柜输出。

模块化UPS系统每机架内的功率模块应按 N + X X ≥1)进行冗余。

UPS系统的主路输入和静态旁路的输入宜分别引自不同的输入开关。

UPS系统应有自动和手动旁路装置。

(6)直流UPS系统

直流UPS系统包括-48V开关电源系统和240V、336V直流供电系统。

模块配置根据系统最大输出电流采用 N +1冗余配置,其中 N 个主用。当 N ≤10个时,1个备用模块;当 N >10个时,每10个备用一个模块。

240V、336V直流供电系统容量宜在1200A以下,不应超过1600A,系统应采用悬浮方式供电,并应具备绝缘监察功能。

直流电源系统宜采用分散供电,尽量接近负荷中心。

(7)蓄电池组

蓄电池组并联组数不应超过4组;不同厂家、不同容量、不同型号的蓄电池组不应并联使用。

3.Uptime Tier标准

根据Uptime Institute最新中文版对数据中心四级Tier的定义,其标准下的数据中心分级见表1-2。

表1-2 数据中心分级表

4.《数据中心电信基础设施标准》

根据TIA-942《数据中心电信基础设施标准》,考量基础设施的“可用性”“稳定性”和“安全性”,将数据中心分为四个等级(见表1-3):Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ。Ⅳ级机房为级别最高的机房,最大的特色在于可以提供容灾服务。

表1-3 数据中心分级表

5.数据中心建设标准技术要求对比表

根据前文所述的不同标准,列出数据中心建设标准要求对比表,见表1-4。

1.2.3 数据中心建设的一般要求

1.供配电要求

1)供配电系统应为电子信息系统的可扩展性预留备用容量。

2)户外供电线路不宜采用架空方式敷设。

3)数据中心应由专用配电变压器或专用回路供电,变压器宜采用干式变压器,变压器宜靠近负荷布置。

4)数据中心低压配电系统的接地型式宜采用TN系统。采用交流电源的电子信息设备,其配电系统应采用TN-S系统。

5)电子信息设备宜由UPS供电。UPS系统应有自动和手动旁路装置。确定UPS系统的基本容量时,应留有余量。UPS系统的基本容量一般可按式(1-1)计算:

式中, E 为UPS系统的基本容量,不包括备份UPS系统设备(kW或kV·A); P 为电子信息设备的计算负荷(kW或kV·A)。

应注意,具体留有多少余量,应由设计人员根据相关设计规范及用户要求确定。

6)数据中心内采用UPS系统供电的空调设备和电子信息设备不应由同一组UPS系统供电,测试电子信息设备的电源和电子信息设备的正常工作电源应采用不同的UPS系统。

7)电子信息设备的配电宜采用配电列头柜或专用配电母线。采用配电列头柜时,配电列头柜应靠近用电(ICT)设备安装;采用专用配电母线时,其专用配电母线的接线应具有灵活性。

表1-4 数据中心建设标准技术要求对比表

(续)

(续)

(续)

8)交流配电列头柜和交流专用配电母线宜配备瞬态电压浪涌保护器和电源监测装置,并应提供远程通信接口。当输出端中性线与PE线之间的电位差不能满足电子信息设备使用要求时,配电系统可装设隔离变压器。

9)电子信息设备的电源连接点应与其他设备的电源连接点严格区别,并应有明显标识。

2.数据中心基础设施要求

1)高等级数据中心的基础设施宜按容错系统配置,在电子信息系统运行期间,基础设施应在一次意外事故后或单系统设备维护或检修时仍能保证电子信息系统正常运行。如A级数据中心涵盖B级和C级数据中心的性能要求,且比B级和C级数据中心的性能要求更高。意外事故包括操作失误、设备故障、正常电源中断等,一般按照发生一次意外事故做设计,不考虑多个意外事故同时发生。设备维护或检修也只考虑同时维修一个系统的设备,不考虑多系统的设备同时维修。在一次意外事故发生后或单系统设备维护或检修时,基础设施能够满足电子信息设备基本运行需求。

2)数据中心同时满足下列要求时,电子信息设备的供电可采用UPS系统和市电电源系统相结合的供电方式。

①设备或线路维护时,应保证电子信息设备正常运行。

②市电直接供电的电源质量应满足电子信息设备正常运行的要求。

③市电接入处的功率因数应符合当地供电部门的要求。

④柴油发电机系统应能够承受容性负载的影响。

⑤向电网注入的总电流谐波含量不应超过10%。

此条规定的主要目的是在保证可用性的前提下,降低数据中心总体拥有成本(Total Cost of Ownership,TCO)。电子信息设备属于容性负载,柴油发电机系统应能够承担容性负载的影响;当电子信息设备产生的电流谐波超过10%时,应进行谐波治理。

3)当两个或两个以上地处不同区域的数据中心同时建设,互为备份,且数据实时传输、业务满足连续性要求时,数据中心的基础设施宜按容错系统配置,也可按冗余系统配置。这是A级数据中心的一种情况,主要适用于云计算数据中心、互联网数据中心等。当两个或两个以上在同城或异地同时建立的数据中心互为备份,且数据实时传输备份、业务满足连续性要求时,由于数据中心之间已实现容错功能,因此其基础设施可根据实际情况,按容错或冗余系统进行配置。

3.数据中心选址要求

1)电力供给应充足可靠,通信应快速畅通,交通应便捷。

2)采用水蒸发冷却方式制冷的数据中心,水源应充足。

3)自然环境应清洁,环境温度应有利于节约能源。

4)应远离产生粉尘、油烟、有害气体以及生产或贮存具有腐蚀性、易燃、易爆物品的场所。

5)应远离水灾、火灾和自然灾害隐患区域。

6)应远离强振源和强噪声源。

7)应避开强电磁场干扰。

8)A级数据中心不宜建在公共停车库的正上方。

9)大中型数据中心不宜建在住宅小区和商业区内。

在保证电力供给、通信畅通、交通便捷的前提下,数据中心的建设应选择气候环境温度相对较低的地区,这样有利于降低能耗。

电子信息系统受粉尘、有害气体、振动冲击、电磁场干扰等因素影响时,将导致运算差错、误动作、机械部件磨损、腐蚀、缩短使用寿命等。数据中心位置选择应尽可能远离产生粉尘、有害气体、强振源、强噪声源等场所,避开强电磁场干扰。

水灾隐患区域主要是指江、河、湖、海岸边,A级数据中心的防洪标准应按100年重现期考虑;B级数据中心的防洪标准应按50年重现期考虑。在园区内选址时,数据中心不应设置在园区低洼处。

从安全角度考虑,A级数据中心不宜建在公共停车库的正上方,当只能将数据中心建在停车库的正上方时,应对停车库采取防撞防爆措施。

空调系统的冷却塔或室外机组工作时噪声较大,若数据中心位于居民小区内或距离住宅太近,噪声将对居民生活造成影响。居民小区和商业区内人员密集,不利于数据中心的安全运行。

4.灾备数据中心相关要求

灾备数据中心的组成应根据安全需求、使用功能和人员类别划分为限制区域、普通区域和专用区域。限制区域宜包括主机房、辅助区和支持区等,普通区域宜包括应急指挥中心、外援工作区、媒体发布区、休息室、储物室、医疗室、停车场等,专用区域包括集合区域、等候区域和中间整备区域等。

限制区域是指根据安全需要,限制不同类别人员进入的场所。人员类别主要分为灾备数据中心工作人员、用户、设备材料供应商、参观人员。

普通区域是用于灾备恢复和日常训练、办公的场所。应急指挥中心对灾备数据中心进行集中监控和运营管理,当灾难发生时,灾备恢复人员从该中心发出灾备恢复指令、协调各种资源、联络客户和执行灾备恢复流程。应急指挥中心应设置专线电话、获取外部信息的设备及专用会议室。外援工作区是为用户和设备通信供应商提供灾备恢复或日常测试需要的办公区域。媒体发布区是用于同新闻机构和外部人员交流的区域,该区域应设置在远离限制区域和应急指挥中心的位置,并应确保只有被邀请的媒体或外部人员才能进入。休息室应设置卫生间、更衣室、淋浴等设施,以满足灾备人员短期生活要求。储存室用于短期生活用品的储存。医疗室可为灾备人员提供紧急医疗援助。

专用区域是提供给用户在恢复期间使用及放置设备的场所。集合区域是集合所有灾难恢复人员并下达命令的场所,集合区域可以是一个开放的空间、大厅或礼堂,能够容纳所有灾难恢复人员,该区域应设置广播扩音系统。等候区域是灾难恢复人员装卸和检查相关设备的场所。中间整备区域用以测试电子信息设备。

5.数据中心温度要求

根据电子信息设备技术的发展、国外相关标准的变化以及节能要求,数据中心主机房的温度等参数提出要求。主机房和辅助区内的温度、露点温度和相对湿度应满足电子信息设备的使用要求;无特殊要求时,应按照表1-5执行。

表1-5 数据中心温度等参数要求

当机柜或机架采用冷热通道分离方式布置时,主机房的环境温度和露点温度应以冷通道的测量参数为准;当电子信息设备未采用冷热通道分离方式布置时,主机房的环境温度和露点温度应以送风区域的测量参数为准。主机房的环境温度、相对湿度和露点温度有推荐值和允许值,按推荐值设计的主机房,对电子信息设备在可靠性、能耗、使用性能、寿命等方面更有利。当电子信息设备对环境温度和相对湿度可以放宽要求时,主机房环境温度、相对湿度和露点温度可采用允许值进行设计。 qN/k61BbcOBC3MXrxzFzH4UE2RYdsmoBFdKkz1b7zA5qAIxm9UdH6oKZRmYO8IiN

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