IT数据中心电源与能源的管理

IT数据中心需要电力运行服务器、存储器和网络以及相关的冷却和通风设备。一些用户甚至是IT的专业人士或提供商都很难做到充分地利用能源。为了有效地配置能源，除了了解设备铭牌上的信息外，进一步地了解能源的使用是有必要的。铭牌上的数据并没有明确地说明哪些能源是立即需要的，哪些能源是还在需求中的，对能源需求的不明确将导致对能源的过度配置。如果对电力的配置估计过高，冷却设施也会随之增多，从而造成能源与冷却消耗的过度浪费。

电力可以按交流电(AC)或直流电(DC)的形式生成、传输或使用。电力公司采用交流电。大多数商业消费类电子产品都是交流供电，如有必要，可以在内部转换为直流电。例如，服务器和存储器以交流供电，再通过内部变压器转换为直流电。一些非电池供电的项目使用原始的直流电或是DC-AC逆变器供电。交流电源可提供12OV、208V、240V和480V的电压，随服务类型和相数(一相、二相、三相)而变。频率根据地点不同有所区别，北美地区使用60赫兹(Hz)，欧洲和世界其他地区使用50赫兹(Hz)。

在电费单中，电力使用千瓦时(KWh)或千伏安(KVA)做单位。例如，一个小型l2kW的发电机能够提供5OA，240V或者说是l2kVA、6OHz的交流电。功率有时也可以用千伏安(KVA)来计算，数值为千伏数乘上安培数，比如，单相208V、1000A就是208kVA(0.208kVX10OOA宅O8k肌)。KVA可以通过已知的千瓦时除以已知的功率因子(pf)来确定，在不知道功率因子时，其值取0.8。KVA通常标注在设备的铭牌、场地规划和安装指南或相关文件中。图6.3举例说明了电力是怎样通过电力公司，从发电机或电厂开始，通过输电网到达数据中心的。根据数据中心承载的应用程序的规模与重要性，同时也存在多电源馈电方式，电力或来自于不同电源或接入点，或来自于更广泛的电力输电网。通常主馈电万式来自于电力公司的电力，备用电源由现场发电机提供。

为了在停电期间和发电机启动并提供稳定电力之前的短时间内可以继续用电，通常使用不间断电源(UPS)系统。电源管理开关可以手动或自动地在电力公司供电和自发电之间切换，以便进行维修、诊断和故障排除，或者用于带有负载平衡的维修旁路。配电器(PDU)可以把来自电源管理系统的高压电转变为IT设备所需的电力。电缆可以铺设在架空地板的下方或高架管道中。通常PDU可以遍布数据中心的不同位置，为服务器、存储器、网络设备以及计算机机房空调(CRAC)和HVAC提供电力。

在图6.3中，电源控制单元、电源开关或电源管理系统都通过一个或多个电力公司供电。在短期内供电的UPS系统连接在电源控制单元上，用来在备用发电机启动之前使用动力发电机或电池为系统提供电力。为防止主用电力断电，动力发电机先利用电力公司的电力转动一个大型飞轮，提供足够的动能驱使一个小型的使用汽油、柴油、丙烷或天然气的发电机启动并稳定保持长时间的发电。除了电动发电机，另一种替代办法或额外冗余是使用电池备份系统，系统取决于电池的大小和数量，同时也可以为数据中心提供备用电力。

备用电力

发电机可以工作在持续发电的模式下，可以用作自发电，也可以用作电力公司的补充共同发电，或者是作为电力公司停电期间的备用电源。在用电高峰期，当电力公司电费更加昂贵和可用性难以保证时，自发电或联合发电是补充电力的一种选择。自发电的另一个用途是在用电高峰期能够主动减少或关闭电力公司供电，以此换取一些奖励，比如说降低非高峰时期的电价或退款。发电机可以为家庭或个人提供数千瓦时到数百千瓦时甚至是兆瓦时级别的电力。能源可以选择汽油、柴油、丙烷和天然气。按照使用的能源种类，需要具备本地或应急的存储罐，用来储备资源，以各不测之需。

UPS系统弥补了电力公司停电到发电机启动并提供稳定电力之前这段时间的电力需求并可以为系统提供纯净的电力。根据发电机的规模和类型，以及电源管理或控制系统，当控制单元检测到功率损耗时，发电机便会自动启动，而发电机启动和稳定使用均需要等待儿秒时间。尽管存在电力公司停电与发电机稳定供电之间的时间空白，但通过电池供电的UPS或是通过飞轮高速转动转换动能进行发电的动力发电机，都可以提供连续的电力使IT设备正常运行。

在线式UPS可以为设备提供持久纯净(无浪涌和瞬时功率波动)的电力，在电力公司电力或主用电力转换为备用电力时，UPS保证设备不会中断运行，同时为断电、电压降低、浪涌和瞬时功率波动现象的发生提供了保护。交互式的UPS提供电源的调节与过滤，在转换的过程中存在短暂(儿毫秒之内)的中断。通常对于供电设备，短