Когда речь заходит о распределенных системах электропитания, это должно быть «и знакомо, и незнакомо» некоторым специалистам центров обработки данных. В данной статье представлены следующие четыре аналитических пункта и размышления о распределенных системах электропитания и их инновационном применении в центры обработки данных .

1. DPS и традиционные UPS/HVDC технически связаны
Прежде всего, необходимо прояснить: согласно отраслевым стандартам DPS и спецификациям проектирования центров обработки данных, DPS — это тип источника бесперебойного питания. Его особенность заключается в наличии стандартной аккумуляторной батареи, и это ИБП, обеспечивающий бесперебойное питание стандартного сетевого оборудования в шкафу.
Во-вторых, DPS представляет собой систему бесперебойного питания на основе литиевых аккумуляторов, построенную на полностью модульной конструкции. ИБП и литиевые аккумуляторы разработаны унифицированно. Оба поддерживают горячую замену и оснащены внутренними механизмами связи в режиме реального времени и защитными механизмами, что обеспечивает безопасность при высоких нагрузках.
Кроме того, следуя традиционной классификации ИБП/HVDC, DPS также подразделяются на источники переменного тока, резервного переменного тока, постоянного тока (высоковольтный источник постоянного тока, выходное напряжение 240 В или 336 В постоянного тока) и гибридный источник переменного и постоянного тока. Однако, поскольку они предназначены для питания распределённого сетевого оборудования, выходное напряжение обычно однофазное – 220 В переменного тока (тип переменного тока) или 240 В постоянного тока (высоковольтный источник постоянного тока), как правило, с номинальной мощностью 3–12 кВА. Как правило, они обеспечивают питанием один или два смежных IT-шкафа, имеют небольшую мощность и устанавливаются в стойку.

2. По сравнению с традиционными стоечными ИБП, DPS имеет преимущество позднего появления
По сравнению с традиционным стоечный ИБП Поддерживая решение на основе свинцово-кислотных аккумуляторов, компания DPS в полной мере учла трудности замены и обслуживания оборудования, сложный мониторинг эксплуатации и обслуживания, а также другие недостатки традиционного решения еще на начальном этапе его разработки и появления на рынке и имеет то преимущество, что появилась позже.

Прежде всего, DPS имеет полностью модульную конструкцию. Модуль литиевой батареи и модуль питания поддерживают горячую замену в режиме онлайн, а время обслуживания и замены оборудования составляет менее 5 минут, что обеспечивает простоту и удобство эксплуатации.
Во-вторых, срок службы литиевой батареи составляет 10 лет и более, а вес и необходимое для установки пространство сокращены более чем на 60% по сравнению с традиционным свинцово-кислотным решением; нет необходимости менять батарею каждые 3–5 лет, а установка и развертывание просты.
Наконец, с помощью программного обеспечения для централизованного мониторинга DPS пользователи могут осуществлять унифицированный централизованный мониторинг и управление устройствами DPS (включая ИБП и литиевые батареи), развернутыми в больших количествах одновременно.

3. DPS обеспечивает высокогибкую архитектуру и инновационные приложения
Централизованное и децентрализованное электроснабжение — понятия относительные, и по сути это вопрос масштаба и детализации энергоснабжения. На уровне приложений централизованные и распределённые решения по электроснабжению имеют свои преимущества и недостатки.
Некоторые новые/реконструированные центры обработки данных сталкиваются со следующими проблемами и задачами при проектировании и планировании:
1) Полное развертывание системы электроснабжения и распределения требует больших первоначальных инвестиций;
2) Низкая загрузка ИТ-шкафов, длительный цикл использования полок, неиспользуемое U-пространство, низкая эффективность работы;
3) Обслуживается множество типов клиентов/предприятий, нагрузка сильно колеблется, а будущий спрос неопределен;
4) Энергосберегающая трансформация старых центров обработки данных сталкивается с такими проблемами, как несущая способность, недостаточное пространство и высокое потребление энергии;
В архитектуре распределенного электроснабжения и распределения электроэнергии система DPS может точно отслеживать развитие и изменения ИТ-услуг благодаря достаточно низкой степени детализации и возможности построения в соответствии с гранулярностью ИТ-шкафов, линейными инвестициями и снижением капитальных затрат. В то же время, благодаря близости к ИТ-нагрузке, она оказывает незначительное влияние на вышестоящую систему распределения электроэнергии и обладает высокой адаптивностью.

3.1 Архитектура электроснабжения и распределения должна адаптироваться к гибкой гибридной ИТ-архитектуре
Облачные вычисления обеспечивают достаточную гибкость для обработки ИТ-бизнеса, могут эффективно справляться с колебаниями ИТ-бизнеса и улучшать использование ИТ-ресурсов и доступность системы. С точки зрения всей цепочки создания стоимости бизнеса центра обработки данных, данные являются основным фактором производства, ИТ-инфраструктура - производственным оборудованием, а система электроснабжения и распределения центра обработки данных играет вспомогательную вспомогательную роль. С непрерывным развитием ИТ-технологий доступность данных также может быть гарантирована и улучшена с помощью технологии виртуализации, технологии распределенного резервирования и удаленной многоактивной технологии. Таким образом, эффективное сочетание ИТ-инфраструктуры и ключевой инфраструктуры центра обработки данных может удовлетворить требования к высокой доступности данных в центрах обработки данных уровня A, даже если используется ключевая инфраструктура центра обработки данных низкого уровня, и в то же время сократить ключевую инфраструктуру всего центра обработки данных. инвестиции, снизить совокупную стоимость владения.
В настоящее время многие поставщики облачных услуг, интернет-компании и операторы связи изучают и применяют соответствующие архитектуры. В документе «GB50174-2017 Технические условия на проектирование центров обработки данных» также синхронизировано и разъяснено разделение центров обработки данных уровня A:
1) Архитектуру «1 основная сеть + 1 ИБП/HVDC», которая широко используется в сфере Интернета и операторского бизнеса, можно классифицировать как данные уровня A, если она соответствует требованиям к качеству для восходящей электросети и нисходящего центра электроснабжения нагрузки.
2) При одновременном создании двух или более центров обработки данных, расположенных в разных регионах, в качестве резервных друг для друга, с передачей данных в режиме реального времени и обеспечением непрерывности бизнеса, инфраструктура центра обработки данных может быть сконфигурирована как отказоустойчивая система или как резервная система. Другие конфигурации системы.
3) При создании центра обработки данных аварийного восстановления в том же городе или в другом месте, центр обработки данных аварийного восстановления должен располагаться на том же уровне, что и основной центр обработки данных. Если резервное копирование данных в центре обработки данных аварийного восстановления и основном центре обработки данных осуществляется в режиме реального времени, а бизнес отвечает требованиям непрерывности, уровень центра обработки данных аварийного восстановления может быть таким же, как и у основного центра обработки данных, или ниже.
В финансовой отрасли, которая требует чрезвычайно высокого удобства использования, 31 декабря 2021 года Народный банк Китая опубликовал «План развития финтеха (2022–2025 гг.)», в котором четко предложил эффективное взаимодействие «облака, управления, периферии и терминала» для снижения нагрузки на облако, быстрого реагирования на потребности пользователей; активного внедрения технологии многоактивного резервирования для создания высоконадежной многоуровневой системы аварийного восстановления; создания экологичного центра обработки данных с высокой доступностью.

3.2 DPS имеет 2N, асимметричную двойную шину, DR, архитектурные гены RR

Архитектура 2N отличается высокой надежностью и доступностью, но из-за своей отказоустойчивой конфигурации она также имеет проблемы в применении, такие как низкая скорость загрузки системы, низкая эксплуатационная эффективность и высокие инвестиционные и эксплуатационные расходы. Для лучшего баланса доступности системы и совокупной стоимости владения на уровне электроснабжения и распределения используется асимметричная двойная шина, состоящая из «1 основной + 1 ИБП/HVDC», распределенного резервирования (DR) и резервного резервирования (RR). Архитектура постепенно возвращается к общественному обсуждению и внедряется на практике. С точки зрения общей системы центра обработки данных, различные уровни электроснабжения и распределения используются для формирования архитектурной комбинации для каждого этапа электроснабжения и распределения от среднего напряжения до передней части ИТ-нагрузки, чтобы реализовать комплексную оптимизацию доступности и стоимости системы.

3.3 Модульный кластер центра обработки данных класса А с одним шкафом

Облачность ИТ-решений также пробудила в отрасли интерес к облачным технологиям энергоснабжения и распределения. По сравнению с традиционным централизованным энергоснабжением, распределенное энергоснабжение с использованием DPS обладает преимуществом малой гранулярности, близости к ИТ-нагрузке и возможности питания одного или двух смежных ИТ-шкафов. Управление и настройка становятся более тонкими. Параллельное подключение высоковольтных выходов постоянного тока DPS, разбросанных в каждом ИТ-шкафу, позволяет сформировать энергосистему постоянного тока или микросеть постоянного тока. Благодаря стратегии виртуализации энергии, система может гибко реагировать на требования к рабочей нагрузке и колебания различных ИТ-шкафов, а также повышать эффективность использования энергии, обеспечивая при этом доступность.
Для ИТ-шкафов, интегрирующих распределенные технологии продуктов, такие как малые шины, DPS и объединительные платы кондиционеров, это может пониматься как независимый «одношкафный модульный центр обработки данных» в некоторой степени или может образовывать кластер «одношкафного модульного центра обработки данных». Опираясь на ИТ-технологии, передача бизнес-данных в режиме реального времени между различными ИТ-шкафами, микромодулями и компьютерными залами, обеспечивая при этом непрерывность бизнеса и целостность данных, реализует взаимное резервирование на уровне центра обработки данных и повышает доступность системы. В сочетании с определением национального стандарта GB50174-2017 по архитектуре центров обработки данных уровня A, а также исследованиями и практикой поставщиков облачных услуг и центрального банка в отношении многоактивных избыточных архитектур, многоактивные центры обработки данных, использующие низкоуровневую архитектуру электропитания, также могут иметь доступность данных центров обработки данных уровня A, одновременно отвечая целям зеленого и низкоуглеродного развития центра обработки данных.
Подводя итог, можно сказать, что система распределенного электропитания (DPS) имеет преимущество в том, что она появилась позже традиционных решений ИБП; её собственные технологии передовые, и она является примером эффективной системы электропитания и распределения, а также эффективной системы вспомогательных систем; при этом её структура чрезвычайно гибкая. Метод монтажа позволяет гибко создавать архитектуры 2N, T3, DR и RR с компактным корпусом и высокой энергоёмкостью, что отвечает требованиям различных сценариев высокой доступности.

Кроме того, Будучи основным компонентом ключевой инфраструктуры центра обработки данных, DPS соответствует современным тенденциям развития технологий облачных вычислений в Интернете и модульного построения центров обработки данных. Система более гибкая и технологичная, особенно подходит для периферийных вычислительных узлов и модульных центров обработки данных с одним корпусом. Кластеры (например, розничные центры), мелкозернистые решения, поэтапные сценарии строительства, например, энергосберегающая реновация старых компьютерных залов.