此外,随着电池技术的发展,以及风能、太阳能、燃料电池等绿色能源在数据中心内的引入,给数据中心带来更多的机遇和挑战。从某种意义上说,数据中心不间断供电技术最终会取决于电池技术的发展,电池的革新也会带来数据中心供电架构的变化,比如从传统的低密度铅酸电池到高能量密度锂电池技术的发展,就很可能把备份电池从电池室改放置到IT机柜内,甚至放置到IT设备内部。同样的电池技术的发展,使得风能、太阳能等波动性绿色能源实现储能的可能,也将改变传统数据中心来自单一电网供电模式等。这些更进一步的讨论这里不再展开,本文暂以业界用到的主流技术为主,通过梳理粗浅分析,抛砖引玉,以便大家可以更为深入的探讨未来数据中心供电技术的发展方向。
数据中心颗粒度层次分级
在正式开始本文之前,我们还可以从数据中心自上而下的不同层级来考虑UPS的应用场景,典型的数据中心可以从整个园区、单栋建筑、机房模块、微模块、机柜、服务器等不同颗粒度来划分。由于整个园区、单栋建筑的规模都太大,目前基本没有UPS能覆盖到整个层级,所以这里不再讨论。到机房模块层面典型的做法是采用传统的集中式分体柜级UPS,微模块层面典型的做法是采用半分布式一体柜级UPS,整机柜层面典型的做法是采用分布式DPS电源插框级UPS,服务器层面典型的做法是采用部件级内嵌电池UPS做法,分别如图3(a)到(d)的四种做法。同样的,这四种应用架构下,电池的摆放位置差异也很大,从机房模块层面的集中电力电池室,到微模块层面的半分布电池机柜,再到整机柜层面的分布式电池BBU,最后到服务器层面的部件级锂电池包。不同的层级下不管UPS还是电池的建设规模都是从大到小、从集中安装到分散摆放,从一次性投资到分期投入,故障影响面也是从整个机房模块到单台服务器等。
从前面的分析上看,采用分布式的UPS可以带来一些好处,比如可以分期建设边成长边投资,可以减少前期资金一次性投入;而且往往很多数据中心负载率多不高,或者服务器装满需要较长的时间,这样集中式UPS长期低负载下的低效率问题在采用分布式小UPS情况下可以有效降低;此外,分期投资建设的分布式小UPS可以灵活匹配未来技术升级或者业务变化,或者根据不同可靠性等级按需配置,带来更多灵活性等。因此,分布式比集中式会带来一些好处,但是否是越分布越好呢?
答案显然是否定的,我们再从开展难度等的生态或者产业链层面去分析,首先是图3(a)的传统UPS架构,经过几十年的发展不管是技术成熟度还是上下游产业链等都非常成熟,开展难度最低;其次是图3(b)的微模块层面UPS,可以是一体化模块化UPS或者是一体化240V高压直流,甚至是48V通信电源系统,由于对现有的服务器等IT设备无需定制和改造,开展难度也相对简单;接着是图3(c)的整机柜层面电源插框+电池BBU方案,由于有国外的OCP或者谷歌、微软整机柜或者国内的天蝎整机柜等技术积累和产业链支持,以及互联网用户大规模应用需求,目前正在进行或者准备开展,但存在一定难度;最后是IT设备层面主板直挂电池包方案,由于电池内嵌服务器等,IT设备需要完全定制才行。此外,IT设备电池包直挂方案技术成熟度尚且不够,且涉及上下游很多厂家及不同型号等产品,因此开展难度最大。