某市數(shù)據(jù)中心供電規(guī)劃

俞杰

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司安徽分公司，合肥 230041）

某市數(shù)據(jù)中心供電規(guī)劃

俞杰

（中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司安徽分公司，合肥 230041）

為進(jìn)一步推動(dòng)中國(guó)移動(dòng)集中化，實(shí)現(xiàn)低成本高效運(yùn)營(yíng)，中國(guó)移動(dòng)借鑒國(guó)內(nèi)外成功經(jīng)驗(yàn)，探索研究中國(guó)移動(dòng)未來(lái)的集中化建設(shè)，提出建設(shè)專(zhuān)業(yè)化、集中化和低成本化的IDC基地。本文針對(duì)數(shù)據(jù)中心選址和供電規(guī)劃要點(diǎn)，提出其市電引入規(guī)劃和供電規(guī)劃思路。

數(shù)據(jù)中心；互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心；供電安全

1 概述

互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心(IDC)是為滿足企事業(yè)信息網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)建設(shè)需求而建設(shè)的基礎(chǔ)設(shè)施，通過(guò)與互聯(lián)網(wǎng)的高速連接，以豐富的網(wǎng)絡(luò)資源向各類(lèi)企事業(yè)單位、應(yīng)用及內(nèi)容服務(wù)提供商(SP)等客戶提供大規(guī)模、高質(zhì)量、安全可靠的主機(jī)托管、主機(jī)租賃、網(wǎng)絡(luò)帶寬租用、內(nèi)容分發(fā)等基礎(chǔ)服務(wù)和企業(yè)郵箱、企業(yè)建站等增值服務(wù)。

IDC向用戶提供機(jī)房環(huán)境和空間存放用戶的托管設(shè)備(用于網(wǎng)站建設(shè)或互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)的服務(wù)器、交換機(jī)、路由器等設(shè)備)，在機(jī)位出租、機(jī)架及機(jī)房出租、互聯(lián)網(wǎng)端口出租等基礎(chǔ)服務(wù)外，還可根據(jù)用戶需求提供多種形式的設(shè)備代維服務(wù)，以及網(wǎng)絡(luò)安全、災(zāi)備等增值服務(wù)。

中國(guó)移動(dòng)的數(shù)據(jù)中心包括IDC和DC。DC主要設(shè)置自身需求業(yè)務(wù)：包括集中化的IT支撐平臺(tái)、核心網(wǎng)和業(yè)務(wù)平臺(tái)等。IDC主要用于開(kāi)展客戶需求業(yè)務(wù)：包括傳統(tǒng)IDC業(yè)務(wù)和公眾服務(wù)業(yè)務(wù)。其中傳統(tǒng)IDC業(yè)務(wù)包括提供主機(jī)托管服務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)內(nèi)容引入等業(yè)務(wù)。

中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)有限公司對(duì)IDC的建設(shè)做了統(tǒng)一部署：在北京、上海、廣東、江蘇、四川、浙江、重慶7個(gè)公司建設(shè)一類(lèi)IDC，滿足全國(guó)性、規(guī)模性資源和應(yīng)用支撐需求，并兼做本地IDC，各IDC既吸納和聚合本區(qū)域的熱點(diǎn)內(nèi)容資源，又分別側(cè)重于發(fā)展不同領(lǐng)域的內(nèi)容。其他各省(區(qū)、市)根據(jù)本地業(yè)務(wù)需求建設(shè)二類(lèi)IDC，滿足省內(nèi)本地內(nèi)容托管和集團(tuán)客戶應(yīng)用等需求，同時(shí)作為一類(lèi)IDC的補(bǔ)充，提供鏡像、內(nèi)容分發(fā)等，部分二類(lèi)IDC可根據(jù)網(wǎng)絡(luò)和業(yè)務(wù)發(fā)展需要逐步轉(zhuǎn)為一類(lèi)IDC。IDC節(jié)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)如圖1所示。

中國(guó)移動(dòng)省級(jí)數(shù)據(jù)中心用房的定義為：以服務(wù)于省網(wǎng)集中化的IT支撐平臺(tái)、核心網(wǎng)、業(yè)務(wù)平臺(tái)等自有業(yè)務(wù)需求和地域要求較強(qiáng)的傳統(tǒng)IDC業(yè)務(wù)等客戶需求為主，同時(shí)兼顧服務(wù)于全網(wǎng)的部分業(yè)務(wù)需求。

2 數(shù)據(jù)中心選址要求

某市數(shù)據(jù)中心規(guī)模約1.5萬(wàn)機(jī)架，同時(shí)涵蓋機(jī)房和辦公需求。數(shù)據(jù)中心建設(shè)主要考慮土地資源和供電情況兩方面，具體要求及參數(shù)情況如表1所示。

圖1 IDC節(jié)點(diǎn)體系架構(gòu)

表1 某市數(shù)據(jù)中心建設(shè)指標(biāo)要求

3 某市建設(shè)數(shù)據(jù)中心優(yōu)勢(shì)分析

3.1 具有得天獨(dú)厚的低供電成本優(yōu)勢(shì)能夠確保數(shù)據(jù)中心長(zhǎng)期低成本運(yùn)營(yíng)

IDC數(shù)據(jù)機(jī)房主要消耗的是電能。某市是向數(shù)據(jù)中心提供直供電的唯一地市，可向數(shù)據(jù)中心提供直購(gòu)電和直供電兩種方式。直購(gòu)電與直供電優(yōu)惠幅度比較如表2所示。

方式1：直供電?！秶?guó)家能源局關(guān)于促進(jìn)低熱值發(fā)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的通知》明確指出低熱值煤發(fā)電廠可作為自備電廠或直接參與大用戶直供電。某市低熱值煤資源豐富，“十二五”末低熱值煤發(fā)電裝機(jī)容量將突破2000 mW，新增約800 mW發(fā)電裝機(jī)容量均可用于開(kāi)展大用戶直供電。根據(jù)《電力用戶與發(fā)電企業(yè)直接交易試點(diǎn)實(shí)施方案(試行)》，某市現(xiàn)有大型火電機(jī)組中田家庵電廠符合開(kāi)展直供電的條件。

表2 直購(gòu)電與直供電優(yōu)惠幅度比較表

方式2：專(zhuān)用電廠。某市即將獲得國(guó)家能源局和省里核準(zhǔn)的專(zhuān)用電廠供電試點(diǎn)，具備承載中國(guó)移動(dòng)IDC數(shù)據(jù)機(jī)房的成本優(yōu)勢(shì)?？上驍?shù)據(jù)中心同時(shí)提供直供電和專(zhuān)用電廠供電兩種電源引入，正常情況下通過(guò)專(zhuān)用電廠供電方式向數(shù)據(jù)中心優(yōu)惠供電；極端情況下調(diào)度至國(guó)家電網(wǎng)供電方式供電，確保數(shù)據(jù)中心市電不間斷。

3.2 具有充足的能源優(yōu)勢(shì)確保數(shù)據(jù)中心充足的電力供應(yīng)

目前數(shù)據(jù)中心普遍朝著規(guī)模擴(kuò)大、功率密度增高方向發(fā)展，如圖2所示。

采用刀片服務(wù)器計(jì)算平臺(tái)，設(shè)備集中度的提高直接導(dǎo)致相同規(guī)模的機(jī)房對(duì)供電容量需求急劇增加。因此，IDC數(shù)據(jù)中心需要有穩(wěn)定、充足的電力保障。

某煤炭遠(yuǎn)景儲(chǔ)備500億噸，探明儲(chǔ)量153億噸。全市可用于發(fā)電的低熱值煤資源量約900萬(wàn)噸，預(yù)計(jì)“十二五”末可用于發(fā)電的低熱值煤將達(dá)到1 100萬(wàn)噸左右。建成現(xiàn)代化坑口電廠5座，火電裝機(jī)容量960萬(wàn)千瓦，是中國(guó)電力工業(yè)的“搖籃”。2011年，該市發(fā)電約523億千瓦時(shí)，用電量約為65.7億千瓦時(shí)，電力供應(yīng)充足，無(wú)需強(qiáng)制錯(cuò)峰用電。可充分保證數(shù)據(jù)中心近遠(yuǎn)期的用電需求。

圖2 數(shù)據(jù)中心設(shè)備功耗變遷

3.3 具有華東地區(qū)最安全可靠的電力供應(yīng)

市電網(wǎng)結(jié)構(gòu)安全合理，目前，電網(wǎng)已形成220 kV洛河電廠—金家?guī)X（雙回）—西山（雙回）—八公山—蘆集—洛河電廠（雙回）的環(huán)網(wǎng)結(jié)構(gòu)。具有其他城市無(wú)可比擬的安全運(yùn)行和抵御自然災(zāi)害的能力。

數(shù)據(jù)中心擬選區(qū)域可通過(guò)萬(wàn)崗變電站提供雙回路供電；此外，地方政府還可以配套建設(shè)專(zhuān)用電廠供電（即兩路國(guó)家電網(wǎng)市電+專(zhuān)用電廠）。

3.4 具有充足的水源，可確保數(shù)據(jù)中心對(duì)水資源的需求

節(jié)能降耗是當(dāng)前IDC數(shù)據(jù)機(jī)房面臨的一個(gè)重要難題，相對(duì)于傳統(tǒng)的風(fēng)冷式空調(diào)，采用冷水機(jī)組空調(diào)是中國(guó)移動(dòng)數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗的一個(gè)重要手段。冷水機(jī)組工作示意圖如圖3所示。

圖3 數(shù)據(jù)中心自然水冷卻示意圖

該市地處淮河中游，淮河流經(jīng)淮南87 km，過(guò)境水年均216億立方米，水資源總量達(dá)10億立方米，可用淮河水，也可用地下水，可充分保障數(shù)據(jù)中心冷水機(jī)組對(duì)于水源的需求。

4 某市數(shù)據(jù)中心供電規(guī)劃

4.1 某市數(shù)據(jù)中心市電規(guī)劃

按某市數(shù)據(jù)中心1.5萬(wàn)個(gè)業(yè)務(wù)機(jī)架，隨著云計(jì)算技術(shù)發(fā)展和成熟，可以預(yù)見(jiàn)，數(shù)據(jù)中心未來(lái)將越來(lái)越推廣使用刀片式服務(wù)器，1.5萬(wàn)業(yè)務(wù)機(jī)架功耗需求如表3所示。

表3 數(shù)據(jù)中心耗電需求測(cè)算

根據(jù)相關(guān)規(guī)范，110 kV變電站的經(jīng)濟(jì)容量為220～280 mVA的容量，供電半徑1.4 km以?xún)?nèi)，即(17.6～22.4)萬(wàn)千瓦，因此，數(shù)據(jù)中心需獨(dú)立建設(shè)一個(gè)110 kV的變電站。該變電站需要采用2路市電引入線路，一方面自新莊孜不同輸出機(jī)組上引入2路市電，另一方面，需要通過(guò)萬(wàn)崗變引入一套備用供電電源。此外，需建設(shè)一段字新莊孜變電站至山南新區(qū)的空高壓引入線路，引入至新建設(shè)110 kV變電站。

4.2 某市數(shù)據(jù)中心油機(jī)及UPS供電規(guī)劃

根據(jù)中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于兩路市電一路油機(jī)的保證用電需求。因此，總共需提供12萬(wàn)千瓦的油機(jī)容量，而這相當(dāng)于一個(gè)中型電廠的發(fā)電能力（100～250 MW），一方面，如此大的發(fā)電能力，需要國(guó)家發(fā)改委單獨(dú)審批，另一方面，由于數(shù)據(jù)中心用電容量是逐漸提升的，其油機(jī)規(guī)劃建設(shè)及其降噪，油量保證都存在極大難題。最后，12萬(wàn)千瓦的油機(jī)容量?jī)H設(shè)備投資一項(xiàng)就需要2億多元，并且利用率極低，此外，設(shè)備維保，檢修和折舊也將是高額的成本支出。

結(jié)合實(shí)際情況，筆者認(rèn)為中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)公司企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中關(guān)于兩路市電一路油機(jī)的企業(yè)規(guī)范，已不適用于如此大型數(shù)據(jù)中心的配置標(biāo)準(zhǔn)。建議數(shù)據(jù)中心根據(jù)市電保障能力單獨(dú)制定油機(jī)配置標(biāo)準(zhǔn)。

由于數(shù)據(jù)中心安裝設(shè)備多為互聯(lián)網(wǎng)設(shè)備，并且整個(gè)數(shù)據(jù)中心設(shè)備和系統(tǒng)對(duì)供電安全等級(jí)要求也不盡相同，部分SP追求低成本，對(duì)于偶爾的業(yè)務(wù)中斷要求并不高。因此，建議對(duì)于安裝設(shè)備進(jìn)行等級(jí)劃分，高供電安全等級(jí)設(shè)備要求提供油機(jī)保證，相對(duì)低的供電安全等級(jí)SP，建議直接采用市電保證。

建議初期按照1路油機(jī)進(jìn)行配置，遠(yuǎn)期按照1/3油機(jī)進(jìn)行配置油機(jī)資源池，靈活按需調(diào)度。此外，由于該市高可靠的市電條件，可降低UPS電池的放電時(shí)間來(lái)降低造價(jià)。

5 結(jié)束語(yǔ)

數(shù)據(jù)中心的供電規(guī)劃將是一個(gè)長(zhǎng)期的大型綜合性的系統(tǒng)工程，國(guó)內(nèi)關(guān)于大型數(shù)據(jù)中心的供電安全保障規(guī)范非常缺乏，涉及到IDC設(shè)備和供電等級(jí)劃分、重新制定油機(jī)配置標(biāo)準(zhǔn)以及充分吸收新技術(shù)發(fā)展成果，此外，客戶需求也對(duì)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)生較大影響，甚至關(guān)系到IDC業(yè)務(wù)發(fā)展成敗。因此需要業(yè)務(wù)發(fā)展部門(mén)、工程建設(shè)部門(mén)和網(wǎng)絡(luò)維護(hù)部門(mén)共同努力，不斷完善。

[1] 中國(guó)移動(dòng)通信企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，通信樞紐樓通信電源總體技術(shù)要求[S]．

Some country data center power supply planning

YU Jie
(China Mobile Group Design Institute Co., Ltd. Anhui Branch, Heifei 230041, China)

To further promote the centralization of China Mobile, achieving the operation eff i ciency and low cost, China Mobile draw lessons from home and abroad, explore the centralized construction of China Mobile future, proposed the construction of specialization, centralization and low cost of the IDC base. This paper aims at the data center site selection and power supply planning, throw out some suggestion to the data center power supply planning.

DC; IDC; power supply security

TN915

A

1008-5599（2013）06-0022-04

2013-04-16