維諦(Vertiv) 專家詳細(xì)解讀何為數(shù)據(jù)中心產(chǎn)品級的可靠性

隨著云計算、物聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，大數(shù)據(jù)的時代已經(jīng)到來，行業(yè)應(yīng)用所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)呈爆炸性增長，給數(shù)據(jù)中心提出了更高的要求。而互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)要求數(shù)據(jù)中心能夠快速部署，靈活擴(kuò)展，模塊化數(shù)據(jù)中心應(yīng)運而生。但是不論數(shù)據(jù)中心如何演進(jìn)，可靠性仍然是最重要的。

維諦(Vertiv，原艾默生網(wǎng)絡(luò)能源)主辦的“思無界?設(shè)享V來——2018設(shè)計院專家高端論壇”日前在北京成功舉辦。在本次論壇上，維諦(Vertiv)亞太區(qū)ACPOWER產(chǎn)品線高級總監(jiān)彭懷東生動地為大家詮釋了何為產(chǎn)品級的可靠性。

彭懷東表示，中國的數(shù)據(jù)中心發(fā)展是非常迅速的，其附著的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)規(guī)模來看已經(jīng)占到全世界的30%，總量尤其是超大數(shù)據(jù)中心規(guī)模雖然與美國有較大差距，但近5年新增建設(shè)速度保持世界第一。在數(shù)據(jù)中心快速建設(shè)過程中，基礎(chǔ)設(shè)施供配電系統(tǒng)設(shè)計方案的選擇出現(xiàn)向運營利潤傾斜的趨勢，降低“顆粒度”、“模塊化”可無限堆積、唯“高頻化”、效率唯一選擇論以及高壓直流(HVDC)和UPS同級使用等正成為熱點話題。還有一種觀點認(rèn)為數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的可靠性是由架構(gòu)決定的，產(chǎn)品的相關(guān)性已被解耦。但是，產(chǎn)品的可靠性是不應(yīng)該被忽視的，它仍是整個系統(tǒng)是否安全可靠的基礎(chǔ)。

對于交/直流混合供電方案是否具備等同系統(tǒng)可靠性等級問題，彭懷東指出，目前的趨勢是將直流供電系統(tǒng)和UPS供電系統(tǒng)等同對待，但是直流供電系統(tǒng)對配電開關(guān)滅弧性能要求更高一些。對于交流供電系統(tǒng)，電流在周期內(nèi)會有過零點，過零點的存在使開關(guān)斷開時產(chǎn)生的電弧容易滅弧。而如果是直流供電系統(tǒng)，就不存在過零點，滅弧相對困難。目前的解決方案是在直流供電系統(tǒng)中增加直流分?jǐn)嚅_關(guān)，但是是否因此就變得和交流供電系統(tǒng)一樣安全還是值得探討的。高壓直流供電系統(tǒng)中的電源模塊和連接等環(huán)節(jié)與48V直流供電系統(tǒng)相比，并沒有做本質(zhì)上的升級設(shè)計，當(dāng)某一環(huán)節(jié)出現(xiàn)問題時，造成的影響還是很大的，所以在某一些場所將直流供電的應(yīng)用限制在300kW以下。高壓直流供電系統(tǒng)和UPS供電系統(tǒng)在電氣特性上的差異是極大的，因此能否將兩者完全同級考慮還是需要探討的。

我國模塊化UPS的發(fā)展非常迅速，即把“顆粒度”降低，不再像原來一樣認(rèn)為UPS供電系統(tǒng)必須由大的系統(tǒng)構(gòu)成，這也是目前比較流行的一種觀點。彭懷東表示，模塊化UPS的優(yōu)勢在于用較小的冗余度獲取了負(fù)載備份，當(dāng)后期需要增加負(fù)載時，可擴(kuò)充的模塊結(jié)構(gòu)可以滿足擴(kuò)容需求，可以分階段進(jìn)行建設(shè)和投資。模塊化UPS“N+1”方案取代傳統(tǒng)的“1+1”并聯(lián)冗余方案是否能確保相同的可靠性呢?彭懷東認(rèn)為，模塊化UPS架構(gòu)的可靠性是建立在一些假定條件上的：假定控制系統(tǒng)是解耦的;假定模塊間主電路單純向負(fù)載供電;假定模塊之間并聯(lián)只是冗余，而不會互相影響。做產(chǎn)品和架構(gòu)設(shè)計首先需要考慮的是容錯，即出錯時應(yīng)該如何應(yīng)對，而模塊化UPS可以無限拓展的前提恰恰是消除了“容錯”。

彭懷東介紹說，在模塊化UPS供電系統(tǒng)中，負(fù)載供電側(cè)均流是可控的，但是沒有一個系統(tǒng)可以控制被動回灌。也就是說當(dāng)系統(tǒng)中的某一個逆變器出現(xiàn)問題的時候，將會有N-1個模塊對這個逆變器回灌，這個難題目前還無法有效解決。逆變器并聯(lián)的第二個難點是切換，而模塊化UPS的切換器件相對于塔式UPS來說并沒有技術(shù)上的突破，而僅僅是簡單的電流降級。結(jié)果是造成了“小馬拉大車”的效果，切換環(huán)節(jié)器件過多，降低了系統(tǒng)的整體可靠性。

“如果認(rèn)為模塊并聯(lián)只是簡單地增加冗余，這并不是一個專業(yè)的觀點，模塊并聯(lián)同時也是一個互相強耦合的過程。維諦(Vertiv)作為模塊化UPS的先行者，克制地認(rèn)為﹤5PCS為最佳方案，﹤20PCS為推薦方案，且不建議應(yīng)用于T3或T4系統(tǒng)?！迸響褨|先生表示。

目前，有一種觀點認(rèn)為由于工頻機的輸出變壓器N線接市電零線，不能提供真正的電氣隔離，從可靠性等級上來看工頻機與高頻機是相同的。還有一種觀點認(rèn)為工頻機內(nèi)含變壓器，笨重、體積大且變換效率低，控制技術(shù)進(jìn)步后，高頻機能夠提供完全相同的保護(hù)性能，工頻機已經(jīng)是過時產(chǎn)品。對此，彭懷東表示：“工頻機的經(jīng)典價值恰恰不是隔離，而是其經(jīng)典低壓工作的構(gòu)造帶來的超高可用性。工頻機內(nèi)部有更少的器件種類和個數(shù)，更低的交直流電壓，電池直接連接在母線上，市電停電后直接給逆變器供電，無中性點的單極電路。而高頻機內(nèi)部與工頻機相比半導(dǎo)體器件種類和個數(shù)都要更多，雙倍的交直流電壓，加升壓電路后連接逆變器的電池連接方式，帶平衡控制的雙極電路。高頻機的設(shè)計初衷是降低能耗和減小體積，其可靠性等級會逐漸趨近工頻機，而不是等同于工頻機?！本S諦(Vertiv)疊加最新數(shù)字控制的工頻機使得其“不妥協(xié)的可靠性”的特質(zhì)得到進(jìn)一步的詮釋，在一旦斷電將造成重大經(jīng)濟(jì)損失和社會影響的重要場所，工頻機仍是最佳選擇。

在數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)方案設(shè)計過程中，選擇基礎(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)后，系統(tǒng)運行的可用度水平將被確認(rèn)，那么是否UPS、ATS、PDU和柴油發(fā)電機等基礎(chǔ)產(chǎn)品的選擇只會微量影響系統(tǒng)的可用性?對此，彭懷東有不同觀點，他認(rèn)為在可用性計算過程中，大量級的平均恢復(fù)時間(MTTR)值的選取較隨機，不符合實際;平均故障間隔時間(MTBF)運算方法的局限無法展現(xiàn)真實系統(tǒng)質(zhì)量水準(zhǔn)的差異，實際系統(tǒng)運行中關(guān)注的系統(tǒng)掉電核心事故的故障率得不到關(guān)聯(lián)。數(shù)據(jù)中心運維更關(guān)注實際掉電間隔、起動時間和實際軟件系統(tǒng)的恢復(fù)時間等。因此，可用性的數(shù)值應(yīng)建立在實際發(fā)生的歷史數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上，而不僅僅是通過公式推演得來的。在剔除MTTR因子和不使用MTBF演算數(shù)據(jù)后，使用系統(tǒng)故障率累積數(shù)據(jù)將會更真實地反映基礎(chǔ)產(chǎn)品對系統(tǒng)實際可用性等級的影響。系統(tǒng)架構(gòu)的選擇和產(chǎn)品級的可靠性同等重要，產(chǎn)品的可靠性是保障系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計得以展現(xiàn)的前提。

在談到如何確保產(chǎn)品的可靠性時，彭懷東介紹說，維諦(Vertiv)確保產(chǎn)品品質(zhì)首先是堅持自己制造生產(chǎn)，產(chǎn)品全球制造、全球標(biāo)準(zhǔn)是對于產(chǎn)品可靠性的體系化保障。從2003年起，國內(nèi)工廠生產(chǎn)的UPS裝機容量累計已經(jīng)達(dá)到23371MVA，至今仍可靠地在世界各地運行著，實踐著中國制造的口碑。維諦(Vertiv)對于研發(fā)同樣非常重視，并且產(chǎn)品研發(fā)是基于全球市場進(jìn)行的，根據(jù)各個國家運行環(huán)境以及對于產(chǎn)品需求的差異，不斷改進(jìn)產(chǎn)品性能，以便更好滿足當(dāng)?shù)匦枨蟆?/p>

彭懷東指出，可靠性是UPS設(shè)計的起點，而不是電氣性能或其他因素，不存在包治百病的良藥，不同場景的專業(yè)化設(shè)計才是解決之道，維諦(Vertiv)的全產(chǎn)品維度能夠?qū)崿F(xiàn)業(yè)界最高的可靠性。工頻UPS的高可靠性和耐受沖擊能力適用于金融、交通等重要企業(yè)級數(shù)據(jù)中心;高頻塔式UPS的高性價比、高效率和節(jié)省空間適用于互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)和租用型中大型級數(shù)據(jù)中心;高頻模塊化UPS的高可維護(hù)性、高效率和靈活易用適用于關(guān)注業(yè)務(wù)靈活性的中小企業(yè)級數(shù)據(jù)中心。

最后，彭懷東表示：“選擇和努力同等重要，產(chǎn)品可靠性是保障系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計得以展現(xiàn)的前提。我們堅信用戶為‘不妥協(xié)的可靠性’和‘好用一點兒’來買單的時代已經(jīng)來臨。不盲目外延生長，堅守價值交付和專業(yè)領(lǐng)域的維諦(Vertiv)將是設(shè)計院同仁和用戶‘同向而行’的最佳伙伴”。

關(guān)于維諦(Vertiv)

維諦(Vertiv)設(shè)計、制造關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)備并提供相關(guān)服務(wù)，保障數(shù)據(jù)中心、通信網(wǎng)、商業(yè)和工業(yè)設(shè)施的核心應(yīng)用的良好運行環(huán)境。維諦(Vertiv)，前身為艾默生網(wǎng)絡(luò)能源有限公司，為當(dāng)前不斷發(fā)展的移動和云計算市場提供供配電、熱管理和基礎(chǔ)設(shè)施管理解決方案，旗艦產(chǎn)品品牌包括Chloride?、Liebert?、NetSure?和Trellis?。2016財年的銷售額達(dá)44億美元。

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