备用电源系统：如何解决数据中心的停机问题

随着公司必须提供更高水平的正常运行时间，数据中心备用电源受到更多关注。 它们也变得越来越复杂，管理员可以使用多种系统类型和行业标准来确保无故障运行。

根据 4 月研究和市场报告“数据中心电源市场 - 2020-2025 年全球展望和预测”，不间断电源 (UPS) 系统是不断增长的备用电源系统市场的最大收入贡献者。然后，市场份额在发电机、转换开关和开关设备以及配电单元之间分配。

研究人员指出，模块化、可扩展和锂离子供电 UPS 的广泛采用可能是未来几年的趋势。

总部位于英国的数据中心顾问 Mark Acton 表示，如果持续运营是主要目标，则组织可以从适当调整所需资源开始。

“你需要首先确保备用容量的数量与进入的公用电力数量相匹配，”他说。例如，如果一个数据中心从公用事业公司获取 50 兆瓦的电力，那么理想情况下，团队应该拥有相同数量的备用电力。

组织通常从比必要的更少的权力开始，然后随着经验和预算的允许随着时间的推移而增加。

“看看你的水电费账单，记住如果你试图消耗比你的备用系统设计的更多的电力，它们通常会关闭，”Acton 说。此外，如果基础设施的运行接近设计限制，这通常会缩短电源的使用寿命。

实施和运行的备用电源标准

Acton 建议管理员参考标准和行业规划文件来开发数据中心备用电源基础设施。其中包括 ANSI/TIA 942 标准，该标准规定了结构化布线工作的最低要求； ANSI/BICSI 002-2019，涵盖数据中心设计的各个方面；以及用于评估特定用途的电力需求的欧洲 EN 50600 标准。

Uptime Institute 还提供有效的指导，以通过其运行冗余和支持层来构建备用电源系统。

Uptime Institute 的首席技术官 Christopher Brown 说：“每个数据中心都必须在一段时间内自给自足，因为公用电源总是会消失，但在 I 级，没有进一步的冗余。”

数据中心内有四个备用电源支持层：

第一层是一个基本的数据中心，具有足够的功能来支持任何类型的现场电源的IT负载。

第二层提升能力，至少增加一台发电机。

第三层提供并发可维护性。所有组件都是冗余的，电源路径也是冗余的。

 第四级是完全容错的；该系统不仅可以支持并发维护，还可以在组件或分布层自动响应故障或失效。

数据中心备用电源系统选择

Brown说，究竟采用什么样的系统来达到这些水平完全是另一个问题。通常，管理员应该首先讨论哪些基础设施足够重要，需要备用电源。

“答案可能包括照明和 HVAC 等生命安全功能，以及对 IT 设备的直接支持，其中一些决策需要基于当地法规，”他说。

第一步是让管理员决定 UPS 类型，因为大多数基础设施在没有某种电源的情况下不会立即启动——燃料电池系统除外。

但某些燃料电池的电能质量可能存在问题，因此它不能保证连接的数据中心备用电源组件。

“[燃料电池]对于冷却器等机械系统来说可能已经足够了，但对于电子设备来说，你需要一些过滤，”Brown说。这使得 UPS 的作用更加重要。

要找到一个组织应该拥有多少数据中心备用电源的答案取决于特定的基础设施要求。不同的系统可能需要不同的电能质量。穿越时间（IT 团队在没有公用电源的情况下可以运行多长时间）也因企业而异。

答案取决于数据传输到云或其他物理设施等因素，在这种情况下，穿越时间必须足以完成这些传输。或者一个组织可能需要无限期地运作，这在发生重大自然灾害的情况下可能是必要的。

“至少，任何系统都需要足够的 UPS [es] 来支持有序关机，从而保护数据和设备，”Brown说。

对于临时负载，一些组织采用基于飞轮的储能系统，可以根据需要承担负载。Brown警告说，它们通常只能提供 14-18 秒的足够电力。

“公司通常将它们与可在 10 秒左右启动并发电的快速启动电力系统相结合，”他说。

超越 UPS

为了确保一定的速度和可靠性，一些组织将冗余柴油发电机放置在适当的位置，并提供单独的燃料供应，以减少对能够快速上线的发电机的需求。大多数系统还将油和冷却液保持在接近工作温度，以增加平稳启动的可能性。

“额外成本可能很大，但必须权衡停机时间的巨大成本，”Brown说。

作为数据中心备用电源的柴油发电机的其他替代品包括使用天然气或丙烷燃料的内燃机以及燃气轮机。

Brown说，备用电源选项过去非常简单，但多年来，由于政府法规和环境问题，消除或减少对柴油发电机的依赖的压力越来越大；甚至电池也会受到审查。

尽管希望摆脱内燃动力，但该选项仍然以最小和最实惠的包装提供最大的动力和可靠性。涡轮机启动较慢，对负载变化也没有响应。

“[内燃机] 可能对环境有害，但实际上并不经常运行。在 IT 行业[很少] 公司会在没有内燃机的情况下建立数据中心，”他补充道。

然后，无论系统管理员选择什么，都有保养和维护，所有这些都容易出现机械或电气故障。如果系统长时间运行，则必须在运行期间和使用之间进行维护。作为常规操作的一部分，团队应测试数据中心备用电源系统并练习快速关闭协议。

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