北京电信――数据中心节能体系全方位解决方案V1

数据中心节能体系全方位解决方案中国电信北京公司2012.4.19汇报内容北京电信IDC业务及机房情况规划建设节能型机房IDC供电及储能综合解决方案IDC环境节能综合解决方案节能新技术的探索和测试数据中心业务是北京电信核心业务之一，2011年收入7.92亿，在全集团排名第三位，2012年计划收入11亿元。正式运营数据中心总面积超过8万平方米，总机架9642个。2011年，托管在北京电信的服务器已达71035台。正式运行数据中心均获得ISO27001认证；两个集团钻石五星级数据中心；其他均为集团四星级数据中心。客户群遍及政府、金融、IT、互联网、物流、制造等各个行业，包括搜狐、新浪、百度、谷歌、网易淘宝等。北京电信IDC业务概况•静安IDC静安IDC•西单IDC西单IDC兆维IDC兆维IDC•西单IDC德外IDC洋桥IDC东四IDC大郊亭IDC亦庄IDC数字大厦IDC上地IDC永丰IDC北京电信数据中心机房部署2004/0520062008/200920072003/04西单&静安2,600sq.m上地&兆维17,000sq.m兆维&德外24000sq.m西单&东四30,000sq.m大郊亭&洋桥33000sq.m2010/2011永丰&亦庄80000sq.m北京电信数据中心业务发展IDC节能工作开展总体情况•1北京电信2011年数据显示，电费支出已由2005年的2000多万元增长到2011年的2.3亿元，其中数据中心耗能占全网的60%。2006年开始，北京公司各级领导在深入学习落实科学发展观的精神指导下，着眼于推进企业精确化管理和低成本运营，对数据中心节能工作高度重视，从工作组织、节能规范、技术论证、投资预算等多个方面做了大量工作。2007年12月，北京公司进一步贯彻落实“十七大”和集团公司文件精神，成立节能减排小组和节能减排办公室。自2008年初开始，节能减排工作列入中国电信北京公司的年度工作报告内容，网运部和行政部的节能减排统计监测工作进入月生产经营分析会，计划、工程相关部门将耗电量作为设备选型和工程建设的评估指标之一。同时，计划和财务部门还考虑每年投入500-2000万的设备改造费用于降低设备能耗2006年2007.122008.12009年2011年开始投入数据中心节能成立节能减排办公室节能减排纳入月生产经营分析节能技术大规模应用已成为通信业储能、制冷节能方向的引领者十一五IDC节能工作成绩•1截止2011年，北京电信已通过各种管理和技术手段，累计节能已超过6000万度，按煤炭产生1kwh电力时排放1kg二氧化碳的计算方式，已经向大气层减少排放6000万公斤的二氧化碳，为树立中国电信企业形象、回馈社会还北京蓝天作出了重大贡献。同时，节能工作还多次获得行业、集团奖励，包括：2006年技术创新论文一等奖2007年集团优秀论文奖2008年集团科技进步二等奖2008～2009年经集团推荐评为通信产业节能减排先进单位2009～2010年经集团推荐再次评为通信产业节能减排先进单位2010年获得中国通信产业节能减排先进运营商奖2011年获得十一五IDC节能先进单位2011年获得2011年度数据中心运维管理优秀解决方案奖2011年IDC电源技术先进论文三等奖2011年集团节能减排劳动竞赛先进集体2012年电信运营企业节能减排先进单位汇报内容北京电信IDC业务及机房情况规划建设节能型机房IDC供电及储能综合解决方案IDC环境节能综合解决方案节能新技术的探索和测试规划建设节能型机房-1•1北京电信结合数据中心不同客户群需求和机房制冷送风方式差异，参照集团公司相关数据机房设计及验收规范，相继制订并颁布了《北京电信数据中心机房电源空调设备基本配置标准》以指导和控制投资、《北京电信数据中心机房空调环境设计规范》以降低运行能源支出。有关要点如下：数据中心机房电力能耗按照建筑面积每平米1.5KVA设计，数据中心机房客户设备用电按照建筑面积每平米1KVA容量考虑，有效提高能源产出比；优先采用机房下送风制冷方式，相邻机列相向、反向排列，机柜底部设置送风口并安装导流板，列间形成冷热通道，在热通道上方安装强制回风管路，使气流组织更完善，充分发挥空调系统的制冷效率，减少电能损耗节约能源；（如右图）另外，北京公司还在局部机房采用精确送风及人字形延伸风口，通过缩短风口与机架距离以实现机房温度的降低。规划建设节能型机房-2•1发电机按照双路市电供电容量的50%配置，即保证供给单路中断时的应急供电，减少发电设备投资。发电机组具备并机运行、市电中断自动发电能力；（如右图）除灾备中心客户UPS蓄电池后备时间按照集团规范保证30分钟以上，其余客户蓄电池后备时间调整为20分钟，大幅减少了电池的初期和更新投资（电池的使用寿命为3至5年），同时降低设备的充电电流，有效地减少了能源消耗末端配电柜末端配电柜UPS-A变压器-APDU楼层级PDU楼层级PDU区域级PDU区域级PDU楼层级PDU楼层级末端配电柜末端配电柜末端配电柜末端配电柜PDU区域级PDU区域级末端配电柜末端配电柜STS双电源用电设备重要单电源用电设备UPS输出母排PDU区域级末端配电柜单电源用电设备末端配电柜PDU区域级变压器-B柴油发电机组A-1ATS1ATS2UPS-BATS3ATS4柴油发电机组A-2柴油发电机组B-1柴油发电机组B-2第一级保障第二级保障第三级保障第四级保障第五级保障第六级保障【经济效益】自2007年初，设计、施工、网络运行部门已按照修订规范实施机房节能工作，从2007年初的发电机、电池、空调、UPS的现有累计投资分别为1055万、500万、422万、537万，节约发电机组的投资率为100%，节约蓄电池组的投资率为50%，节约UPS电源的投资率为90%（灾备机房使用双UPS系统,其它机房使用单UPS系统），节约空调设备的投资率为15%（采用地板下送风），总计节约投资1800万元以上。引入数据机房节能PUE指标•1目前，国内绝大多数的数据中心PUE为平均值在2左右。新建的数据中心的PUE值在1.5～1.6左右。PUE值是一个动态指标，随着抽样时间的不同而体现不同的水平，目前我们呈现的指标主要参考周期均值。以北京电信永丰机房为例：永丰机房PUE值季节性变化情况北京电信兆维、永丰、亦庄IDC的PUE平均值都达到了1.6以下，其它IDC的PUE值也都在2.0以内，随着2011-2012年度能耗监控系统的启用，所有IDC机房的PUE值将实现动态呈现。各季度采集时段8:00—11:0013:00—16:0023:00—7:00平均PUE值1月1.31.31.31.34月1.251.252.351.67月1.251.252.351.610月1.381.381.351.36汇报内容IDC供电及储能综合解决方案北京电信IDC业务及机房情况IDC环境节能综合解决方案节能新技术的探索和测试规划建设节能型机房IDC机房供电及储能综合解决方案—飞轮储能•11、飞轮储能的业内首次应用北京电信公司2011年率先在亦庄局综合楼利用现有的部分供电设备及变配电系统搭建了一套真实的供电系统，对飞轮设备及油机等进行了联动应用。经过测试，在一般情况下，数据中心的负载在50%以下，此时飞轮UPS的效率是97%，在40%带载率时是96%;而传统蓄电池这两项数据分别是85%-87%和82%-83%。由于其系统效率很高，所以较之传统蓄电池式UPS大大节省了耗电量。对于数据中心更有意义的是，带载率越低时，飞轮节省的能量越多。另外，飞轮UPS对环境的适应能力很强，可以在0℃到40℃之间正常运转，它不会因外界因素而发生退化现象，机房内不需要配置空调系统，所以较之传统蓄电池式UPS大大节省了空调系统运转耗电量。相比蓄电池而言飞轮系统的节电率为可高达77.54％。同时，飞轮储能UPS节省空间，占地面积小，只相当于传统蓄电池式UPS1/4的占地面积。通过面积的节省会给数据中心运营也带来一定的获利。如果一个数据中心UPS的额定容量达到6MVA，按数据中心机房年租金16万元人民币／m2的价格估算(北京地区)，那么采用飞轮储能UPS的方案后，数据中心机房年租金的获利这方面来讲，每年大约能节省2400万元人民币。IDC机房供电及储能综合解决方案—EPS•12、EPS分散式供电系统的应用北京电信2011年初开始在上地和兆维数据中心推广EPS分散式供电系统。EPS分散供电针对每一个机架单独提供后备电源，同时采用高压直流电池直接作为服务器后备电源。正常情况下，市电直通，EPS模块向服务器输出交流电；当电网断电时，EPS通过转换开关切换到电池状态，后备电池开始工作，向服务器输出250V高压直流电源。EPS采用磷酸铁锂电池作为后备电池。EPS系统由于采用后备式工作原理，其系统自损基本可以忽略不计，较传统N+1冗余模式的UPS系统效率提升8%左右。因此，节约了大量电能。且EPS系统自身散热较少，不需要单独建设电力室，节约了电力室空调的耗电及二氧化碳的排放。其次，EPS产品重量较轻，不需要对机房承重提出单独要求，在大楼建设初期节约了钢筋及混凝土用量，间接做到节能减排。第三，EPS分散式供电自低压室至交流分配屏到列头柜，缩短了电缆路径，节约了蓄电池至UPS间的电力电缆，减少了电力传输线路上电能的损耗。EPS系统采用磷酸铁锂电池，其转换效率约为95%，较传统的UPS系统采用的铅酸蓄电池更加节能、高效和环保IDC供电综合解决方案--高压发电机组、模块化UPS•13、高压发电机组在高级数据中心的应用北京电信在2009年开始在永丰数据中心开始应用10KV备用发电机设备和楼内高压10KV分层直接供电方式，有效减少电缆投资，降低输电损耗，节省运营成本。目前北京电信在永丰机房采用的这种供电方式，可直接节省电缆投资一千万元以上；可节约输电损耗5%左右，即每年可节约300万度的耗电量。4、模块化UPS节能北京公司在西单金融灾备机房采用模块化UPS设备，可根据负荷灵活扩展容量，减少空载耗能，效率较传统UPS可提高约20%，一套400KVA的UPS系统每年可节约电费15万元左右，初期增加的投资2年内可收回。由于客户入驻时间滞后，部分UPS及开关电源设备使用率较低，采取关闭部分设备提高系统使用率的办法，减少UPS空载能耗和相关电池组充电损耗汇报内容IDC环境节能综合解决方案北京电信IDC业务及机房情况规划建设节能型机房节能新技术的探索和测试IDC供电及储能综合解决方案IDC环境节能综合解决方案—机房节能改造•11、基于节能一体化产品的机房节能改造北京公司对电能高消耗的数据中心给予了重点关注，针对IDC机房实际情况和北京地区的气候特点，将低温送风技术、变风量空调技术、变频调速技术、微机智能控制技术、湿膜等焓加湿降温技术和空调品质处理技术等国际空调领域先进技术研制生产了机电一体化产品，获得了集团公司科技进步二等奖。采用这种方式进行机房节能改造，投资少，回报周期短，在数据机房安装了智能型新风引入节能空调机组，在冬季运行稳定、节能效果显著，机房节电率可达到30%以上，给企业带来巨大的经济效益2006年初北京公司在上地数据中心机房安装了智能混风型节能空调，经过两个月的测试，节能率达到27%。截止到2011年12月，在前期工作的基础上投资1000多万元，在兆维数据中心机房、大郊亭机房、洋桥机房、上地北机房进行了节能空调的推广应用，完成了二十多个约8000平方米的机房安装节能空调机组，经过了3年多的运行测试，在减少压缩机和室外风机运行时间、加湿器耗能等方面节电效果非常明显，节电率达到34%，节约电量约3000万度，节能空调的投资回报期不超过3年。采用自然冷源在大大节省电量的同时，也减少了二氧化碳的排放量，如：使用煤炭产生1kWh电力时，排放1kg二氧化碳，那么已经向大气层减少排放3000万公斤的二氧化碳，为回馈社会还北京蓝天作出了贡献。空调空调+新风024681012空调全年运行时间IDC环境节能综合解决方案—自然冷源+冰蓄冷系统•