但新的架构对运维人员的更高要求一直阻碍这一进展。尤其在市电容量申请日益困难的情况下,数据中心运营商希望能通过创新的设计方案来释放搁浅的物理基础设施容量,在相同的市电容量下最大化产出IT容量或机柜数量,同时还需要确保系统的可用性不受影响。
施耐德电气推出的增容创新设计方案,采用UPS的扛峰功能(通过市电和电池进行联合供电),并充分利用闲置的柴油发电机和蓄冷罐储冷来保障一次故障下数据中心对配电系统和制冷系统可用性的要求。
研究发现,创新的增容方案在相同市电容量下,可以实现35% IT容量的增加,同时实现每瓦IT投资成本16%的降低。该参考设计可以为数据中心运营商解决市电申请困难和投资浪费等痛点,实现商业价值最大化。
趋势七
数据中心在持续创新的同时
更关注设备的安全可靠
能效与容量等规格参数一直作为数据中心行业进行设备选择的主要参考依据,在过去这些年推动行业不断取得进步。但随着这些设备参数提升到较高水平之后,继续优化为用户所带来边际效益将变得越来越小。
同时,UPS、电网与柴发的转换开关以及柴发故障是导致电力系统故障的主要来源,给数据中心运营商带来的损失是巨大的。因此,设备的安全可靠将被提到一个新的高度。设备的安全性与可靠性很难像能效那样进行量化,而主要依赖设备厂家在设计阶段对设备进行充分的失效模式影响分析(FMEA)实验,以及在生产制造阶段严格把控产品品质。
同时,采用更多的数字化技术、模块化设计理念以及在线插拔技术来提高设备的可靠性与可维护性,还可以实现“边成长边部署”,从而降低设备的初期投资。
施耐德电气认为行业在创新的同时,要始终坚持产品安全可靠方面高标准与高要求。数据中心运营商在设备选型时,最好选择由第三方独立的权威认证机构(诸如UL、TÜV、泰尔)认证过的设备。以确保设备的可靠运行,同时在使用和维护的过程中不会对运维人员带来安全隐患。
趋势八
数字化工具的应用将贯穿
数据中心全生命周期
过去,数字化软件主要被用在数据中心的运行维护阶段,以实现数据中心的高效运营。随着数据中心能源供给的多元化,对可持续发展和高可用性的诉求,迫使数据中心从设计、建造到运行维护都需要数字化软件的加持。
在设计阶段
数字化工具(诸如BIM、ETAP、CFD)可以优化数据中心空间设计,通过模拟来确保电气和制冷系统的性能。
在建造阶段
数字化工具(诸如数字孪生、MTWO)可以帮助建设方选择低碳环保的建筑材料和低碳设备。
在运行维护阶段
数字化工具(诸如Resource Advisor、Microgrid Advisor)可视化数据中心的能源与资源的使用,可以实现运营的持续改善,以提高能源效率和可持续性。
施耐德电气认为新一代的数据中心管理工具需要实现监控、测量、管理、控制、规划与模拟等功能,可以实现定制化的解决方案与系统集成,更多地借助AI的仿真调优以及大数据智能化分析手段,赋能数据中心实现韧性、安全与可持续发展。
趋势九
预制模块化解决方案
将进一步在全球推进
随着数字化转型与升级的快速推进,我们对算力的需求变得更多与更快。实现数据中心的快速部署已成为互联网巨头与托管服务提供商的核心竞争力之一。
数据中心预制模块化解决方案经过预先定制化与标准化设计,并在工厂环境中进行预组装、集成和测试,以缩短部署周期,提高性能、质量与成本的可预测性。预制模块化实现现场安装的去工程化,以边成长边部署来优化投资成本,同时减少建筑过程中废弃物的产生。尤其是最近几年的供应链短缺,预制模块化还可以解决跨地域/国家长途运输等问题,从而解决当地供应链短缺所带来的挑战。
施耐德电气认为行业在享受预制化所带来诸多好处的同时,需要特别关注系统设计的可靠性与安全性,尤其对于供配电系统。由于高度集成缩短了中低压和末端配电之间的路径和空间,容易造成短路电流升高、散热不均匀等不利影响。因此在设计过程中,需要严格校验系统短路故障水平、开关/柜体的分断/耐受水平,以及上下游开关/其它保护元件的选择性配合,来避免电气系统故障对整个数据中心可用性的影响。
趋势十
再生设计理念
开始融入更多数据中心
再生数据中心是一个开创性的概念,它意味着数据中心可以实现资源的自给自足。比如在现场生产自己的可再生能源,收集雨水和废水作为其所消耗的所有水资源,对其建筑材料、供配电和制冷系统的所有硬件实现再循环。
数据中心必须在干旱、无风和黑天的时候运行,因此需要多种形式的现场可再生能源或大量的现场能源存储。从价格和性能的角度来看,电池储能正变得越来越具有吸引力。如果风能、太阳能或水力发电的可再生能源容量过剩,这些能源可以储存在电池中或制成绿氢。燃料电池将是实现绿氢转化为电能的最佳选择。
在工厂建造并运输到现场的小型模块化核反应堆(SMRs)也已经开始获得监管部门的设计批准,但仍需要经过严格的测试。它们似乎更适合支持再生数据中心,但第一代要到2030年之后才能建成。
施耐德电气认为数据中心可持续发展计划的最终目标是再生数据中心的一个重要起点,但这还远远不够。我们最终的目标不应该只是控制碳排放,最小化水资源的使用和废弃物的产生。而是最终能够实现一个自给自足的数据中心,特征是现场可再生发电、水资源独立和采用100%循环材料来消除废弃物的产生。
进入2023年,数据中心行业的重点仍然是可持续发展与安全可靠,通过采用数字化工具、提高能效、实现供应链脱碳等手段来驱动可持续发展,提高数据中心的可用性。数据中心供电和制冷系统也将向着可持续发展和软件定义的方向不断演进。
以上对新兴趋势的预测来自施耐德电气数据中心全球科研中心,该部门设立于上个世纪九十年代。科研中心始终以“探索数据中心行业的技术和发展趋势,倡导最佳实践”为团队使命,通过发表通俗易懂的白皮书和权衡工具来帮助数据中心用户提高可用性和优化能效,实现数据中心的可持续发展,最大化数据中心的商业价值。
截至2022年,施耐德电气科研中心团队已经发表白皮书220余篇,每年有超过40万的下载量;权衡工具28个,每年有超过2万用户在线使用。所有白皮书和权衡工具都免费提供给整个行业学习和使用,在推动数据中心行业的发展的同时也印证了施耐德电气在数据中心行业思想领袖的地位。