原裝PowerSafe蓄電池SBS190F艾諾斯12V190AH

原裝PowerSafe蓄電池SBS190F艾諾斯12V190AH

艾諾斯（中國）華達電源系統有限公司為艾諾斯集團在中國*的銷售渠道，負責艾諾斯集團所有產品在中國區域（含香港）的銷售、服務，目前在國內銷售的產品主要為后備電源及動力電源產品，涵蓋PowerSafe、Datasafe、Genesis、Hawker、Odyssey及Cyclon等品牌。

”技術，可靠伙伴“是公司長期以來秉承的經營理念，基于艾諾斯集團百年制造經驗、技術及化資源網絡以及艾諾斯（中國）華達電源系統有限公司遍布國內的銷售及服務網絡，艾諾斯（中國）華達電源系統有限公司致力于為通信、UPS、軌道交通、金融、電力、石化、核電、新能源領域及叉車OEM制造商等行業提供的產品技術和完善的銷售及售后服務。

中國移動正規劃建設多個集團級和更多數量的省級數據中心,這些數據中心將優先采用云計算和虛擬化技術,以及倉儲式、模塊化機房的建設模式,具有規模大,用電負荷密度高、總功率大、空間緊湊等特點。同時集團公司對規劃建設的數據中心提出了低成本、低能耗、擴展靈活的目標。因此對機房供電系統的可靠性、經濟性、可擴展性、運行維護成本、節能環保和占地空間等提出了更高的要求。

本文通過對通信電源新產品、新技術應用分析,提出了新型全分散供電結構、336V高壓直流電源和鋰電池的應用,來實現建設高可靠性、高維護性、高效節能和高靈活性的數據中心機房供電系統。

1 新型全分散供電結構

(1)新型全分散供電結構形式

新型全分散供電結構是指將不間斷電源系統(含電池)分散安裝在用電設備的列頭或列間,就地為ICT設備供電。全分散供電系統主要由電池柜、電源機柜和配電柜組成,其組成示意圖如圖1所示:

(2)新型全分散供電結構特點

①可取消電力電池室的建設,節約機房前期土建建設成本

由于將電源設備(含電池)分散到ICT設備機房內部安裝,無需再單獨設置電力電池室,這樣可減少機房前期土建建設成本,更能提高機房的利用率;

②柔性規劃,按需擴容,實現邊成長邊投資的建設模式

選擇模塊化電源設備建設,電源系統容量可以根據機房的實際容量需求配置,逐步擴容,無需在建設初期一次性按zui大容量建設,只要在機房初期規劃好配電容量即可;

③電源系統結構簡單,可靠性高

從電源系統組成方面來看,全分散供電電源系統組成相對傳統集中供電電源系統組成簡單,系統可靠性非常高。全分散供電系統*貼近通信設備供電,省去了輸出配電屏到列頭柜間的供電環節,通過系統可靠性計算,全分散供電系統可用度可達到99.999999%;

④電源系統效率高,節能效果明顯

選用高效電源設備,電源系統效率能夠達到95%以上,與傳統“1+1”UPS冗余系統相比,電源系統效率可提高5%～10%;

⑤電源系統配置靈活,可滿足不同等級通信設備的用電需求

由于電源設備安裝在每列設備的列頭或列間,可根據通信設備供電等級要求,采用單電源或雙電源系統供電。因此,當機房全部采用全分散供電結構后,可以隨時應對同ICT設備的供電需求, 提高了工作效率;

⑥電源設備安裝緊湊,提高了機房通信設備的裝機率

由于列頭電源設備均采用19″標準機柜安裝,設備安裝緊湊,占地面積小,拆裝方便,所以搬遷容易、快捷、無浪費或少浪費,隨時可滿足機房區域調整的需求。

(3)新型全分散供電結構對設備的選型要求

為了能夠在同一機房內與ICT設備機柜同列安裝,與ICT設備機柜保持風格*,電源設備選型配置要求如下:

①電源機柜、配電柜和電池柜尺寸要求為標準19″機柜;

②電源設備應采用高可靠性的模塊化電源(如組合式高壓直流),電源系統容量可根據需要進行擴容;

③電池應選用大電流放電特性好,占地面積小、重量輕,無酸霧,適合在標準19″機柜內安裝的蓄電池(如鋰電池);

④電源系統應有完善的監控管理功能,并能夠接入機房動力環境監控系統,實現統一管理。 隨著通信電源技術的發展,模塊化電源和新型鋰電池在通信行業的廣泛應用,現有的新型電源產品(如高壓直流和鋰電池等設備)*滿足全分散供電方式電源設備的配置選型要求,為我們創造了采用全分散供電結構的條件。

2 336V高壓直流電源應用

高壓直流供電系統(HVDC)是近幾年正在研究的一種集中了UPS供電系統和-48V直流供電系統的優點為一體的新型供電系統。

336V(標稱電壓)高壓直流電源是中國移動提出的面向未來全新的供電方案,這與上提出380V的運行電壓是*的,具有較高水平。

(1)336V高壓直流電源技術特點

336V高壓直流供電系統克服了傳統UPS供電系統效率低、可擴展性差、可靠性低、成本高等弊病,具有電路簡單、變換少、可靠性高、效率高、體積小、成本低等優點。其與傳統UPS供電系統內部結構對比如圖2所示。

336V高壓直流供電系統可以很好地解決交流UPS存在的諸多問題,各種參數對比見表1。

(2)336V高壓直流電源供電方案

根據服務器輸入電壓的不同,336V高壓直流電源在數據中心中供電方案主要有以下兩種: 方案一:選用輸入電壓為12V直流服務器,通過在服務器機架中部配置336V/12V的嵌入式電源,集中為12V直流服務器供電。

12V直流服務器應用已非常成熟,目前阿里巴巴、谷歌、Facebook數據中心均選用的12V直流服務器。

方案二:選用輸入電壓為400V直流服務器,直接采用336V高壓直流系統供電。

目前上400V高壓直流電源接口標準已于2012年2月份發布,HP、IBM等企業將陸續推出400V直流服務器。

(3)336V高壓直流電源產品成熟度

目前國內主要通信電源廠家(如華為、艾默生、志成*、中達、動力源、核達中遠通等)均研發生產出高效率(95%以上)的336V直流電源產品和高效率(94%以上)的336V/12V嵌入式電源或PSU,大部分廠家參與了中國移動336V高壓直流電源試點應用工程,從系統各項測試結果來看,產品的各項指標參數*適用通信和數據設備的供電需求。

隨著國內外高壓直流相關標準的陸續發布和產業鏈的成熟,通信電源廠家將推出各種類型的336V直流電源及相關配套產品,相信336V高壓直流電源供電方案將成為數據中心高效供電解決方案。

(4) 數據中心ICT設備336V直流供電支持情況

①ICT設備336V直流供電原理

目前ICT設備主要以交流供電為主,交流電源模塊(PSU)主要有兩種,ATX標準電源和SSI標準電源,其簡化的電路拓撲結構如圖3所示。交流220V輸入先經過EMI濾波、整流、PFC電路,變換成380V左右的直流,然后再將380V直流經過DC/DC電路變換成12V直流,12V直流通過分壓電路獲得0.8～5.0V直流電壓提供給ICT設備電子負載使用。

對于采用交流電源模塊供電的ICT設備,可以將其交流電源模塊替換為336V直流電源模塊完成直流化升級。336V直流電源模塊的電路拓撲結構見圖4。相比交流電源模塊,省去了整流、PFC這些AC/DC電路,直接將336V直流經過DC/DC電路變換成12V直流,12V直流通過分壓電路獲得0.8～5.0V直流電壓提供給ICT設備電子負載使用。因變換環節和電路的簡化,336V直流電源模塊比交流電源模塊的可靠性、效率更高,成本更低。

從以上拓撲結構圖的對比可以看出,ICT設備交流電源模塊和336V直流電源模塊有以下共同點:

•ICT設備內部基礎工作電壓均為12V直流,通過分壓電路獲得0.8～5.0V直流電為電子負載供電。無論外部輸入交流還是直流zui后都需要轉換成12V以下直流電壓為電子負載供電。

•DC/DC環節均備電氣隔離

對ICT設備的電子負載來說,交流電源模塊和336V直流電源模塊輸出電源要求相同,交流電源模塊供電的ICT設備在更換電源模塊后可以采用336V直流電源供電。
 

艾諾斯作為工業儲能市場*，我們倡導良好的工作環境，遵守各項標準法規：

OHSAS18001職業健康安全方針：

遵守法規要求、履行企業責任 、完善安全管理、降低職業危害。

SA8000社會責任方針

General Specifications
10 hr rate 8 hr rate Typical Short Circuit Internal
Battery Nominal to 1.80Vpc to 1.75Vpc Length Width Height Weight Current Resistance Terminals

Genesis battery

l 容量：0.8AH-200AH

l UL認證

l 符合非可溢性電池規定，可作為非危險品運輸

l UL94-V0阻燃外殼（可選）

l 設計壽命5年

l 使用溫度范圍-20度60度

The introduction of EON Technology® further extends the technical leadership of

PowerSafe® SBS batteries: not only do the PowerSafe SBS B14 - 190F monoblocs and

SBS 410 cell retain the bene?ts typically associated with EnerSys® Thin Plate Pure

Lead technology (long life, high energy density, superior shelf life, etc.), they now

also deliver exceptional cyclic performance in both ?oat and fast charge applications,

even in the hottest and harshest operating environments.

Where conventional VRLA AGM batteries struggle to cope with harsh conditions,

remote locations and frequent power outages, the combination of EON and TPPL

technologies makes PowerSafe SBS 2V and 12V batteries the perfect solution for the

challenging operating conditions of today’s ecommunication networks.

With the introduction of the SBS 410 cell, the PowerSafe SBS EON Technology battery

range is now available in two con?gurations: the front terminal design that allows for

maximum back-up power within a given cabinet installation, and the top terminal

design typically used for open rack installations.

For power, performance and reliability, there is no substitute to PowerSafe SBS

EON Technology batteries.

Capacity Range: 62 - 410Ah

Construction

• Positive plates - pure lead grids

manufactured using a unique process

• Negative plates - provide perfect balance

with the positive plates to ensure optimum

recombination ef?ciency

• Separators - superior quality microporous

glass mat separator with high absorption

and stability

• Containers and lids - UL94 V-0 rated ?ame

retardant ABS material, highly resistant to

shock and vibration

• Electrolyte - high grade dilute sulphuric

acid absorbed into separator material

• Terminal design - leak resistant patented

dual seal terminal design

• Self-regulating pressure relief valves -

prevent ingress of atmospheric oxygen

• Flame arrestors - built into each bloc for

increased operational safety

Installation and Operation

• PowerSafe® SBS batteries are designed for

use in cabinets or on stands, close to the

point of use. A separate battery room is

not required

• PowerSafe SBS EON Technology®models

can be mounted in any orientation except

inverted　1 數據中心是一切信息化的基礎

總理在政府報告中指出:新興產業和新興業態是競爭高地。要實施裝備、信息網絡、集成電路、新能源、新材料、生物醫藥、航空發動機、燃氣輪機等重大項目,把一批新興產業培育成主導產業。制定“互聯網+”行動計劃,推動移動互聯網、云計算、大數據、物聯網等與現代制造業結合,促進電子商務、工業互聯網和互聯網金融健康發展,引導互聯網企業拓展市場。

云計算、互聯網、物聯網、大數據等現代信息技術已成為國民經濟的重要支柱。信息化的基礎是數據中心,可以說,沒有數據中心就沒有信息化的發展。

2 規范編制目的

(1)電子信息技術平均2.5年發展一代,每一代IT技術的發展都意味著其支持技術的發展,即數據中心環境要求、建筑與結構、空氣調節、電氣、電磁屏蔽、網絡系統與布線、智能化、給水排水、消防等技術的發展,這些技術的發展需要相關技術規范的支持。

(2)GB50174-2008《電子信息系統機房設計規范》于2008年發布實施,到2015年《電子信息系統機房設計規范》已運行了7年,意味著電子信息技術已發展了3代,需要規范做相應修改。

(3)將《電子信息系統機房設計規范》更名為《數據中心設計規范》的主要目的是適應目前

國內數據中心的建設需要以及更好地進行交流。

3 規范編寫原則

(1)可實施性原則

本規范在執行國家相關法律、法規和規范的基礎上,注重設計方法的可操作性和可實施性,為設計人員提供實用的設計方法。

(2)*性原則

《數據中心設計規范》在滿足中國數據中心行業發展的前提下,吸取國外有關數據中心設計的優點,結合中國數據中心行業的具體情況,增加補充具有數據中心行業特點的相關條文規定。主要圍繞數據中心的可靠性、可用性、安全、節能、環保等方面的進行編寫,具有一定的技術*性和前瞻性。

(3)科學性原則

本規范提出的設計原則和方法歸納總結了國內外數據中心行業的經驗,由眾多行業專家經過多年實踐總結出來的,是以現行有效的相關法規、標準、規范為基礎,并充分考慮數據中心行業的特點和特殊性。

(4)協調性原則

本規范提出的設計原則和方法與相關的國家、行業的法規、標準、規范相協調,同時還考慮了與相關標準的銜接、協調。

(5)規范化原則

本規范在編制過程中嚴格遵守住房和城鄉建設部頒發的《工程建設標準編寫規定》(建標[2008]182號)的要求,以確保本標準編制的規范化。編寫工作階段分為:準備階段、征求意見稿、送審稿、報批稿。

(6)強制性條文

凡涉及工程建設的質量、安全、衛生、環保、節能和國家需要控制的工程建設標準,并注意與其它國家標準、規范相協調。

4 部分修編內容介紹

(1)根據互聯網和云計算數據中心技術的發展,對*數據中心性能要求進行補充

①*數據中心的基礎設施宜按容錯系統配置,在電子信息系統運行期間,基礎設施應在一次意外事故后或單系統設備維護或檢修時仍能保證電子信息系統正常運行。*數據中心涵蓋B級和C級數據中心的性能要求,且比B級和C級數據中心的性能要求更高。意外事故包括操作失誤、設備故障、正常電源中斷等,一般按照發生一次意外事故做設計,不考慮多個意外事故同時發生。設備維護或檢修也只考慮同時維修一個系統的設備,不考慮多系統的設備同時維修。在一次意外事故發生后或單系統設備維護或檢修時,基礎設施能夠滿足電子信息設備基本運行需求。

②*數據中心同時滿足下列要求時,電子信息設備的供電可采用不間斷電源系統和市電電源系統相結合的供電方式。

•設備或線路維護時,應保證電子信息設備正常運行;

•市電直接供電的電源質量應滿足電子信息設備正常運行的要求;

•市電接入處的功率因數應符合當地供電部門的要求;

•柴油發電機系統應能夠承受容性負載的影響;

•向電網注入的總電流諧波含量不應超過10%。

此條規定的主要目的是在保證可用性的前提下,降低數據中心總體擁有成本(TCO)。電子信息設備屬于容性負載,柴油發電機系統應能夠承擔容性負載的影響;當電子信息設備產生的電流諧波超過10%時,應進行諧波治理。

③當兩個或兩個以上地處不同區域的數據中心同時建設,互為備份,且數據實時傳輸、業務滿足連續性要求時,數據中心的基礎設施宜按容錯系統配置,也可按冗余系統配置。這是*數據中心的一種情況,主要適用于云計算數據中心、互聯網數據中心等。當兩個或兩個以上在同城或異地同時建立的數據中心互為備份,且數據實時傳輸備份、業務滿足連續性要求時,由于數據中心之間已實現容錯功能,因此其基礎設施可根據實際情況,按容錯或冗余系統進行配置。

(2)根據近年來數據中心建設情況,對數據中心選址增加了補充條款,數據中心選址應符合下列要求

①電力供給應充足可靠,通信應快速暢通,交通應便捷;

②采用水蒸發冷卻方式制冷的數據中心,水源應充足;

③自然環境應清潔,環境溫度應有利于節約能源;

④應遠離產生粉塵、油煙、有害氣體以及生產或貯存具有腐蝕性、易燃、易爆物品的場所;

⑤應遠離水災、火災和自然災害隱患區域;

• Designed for operation in traditional ?oat

applications or cyclic/hybrid applications

• Up to two year shelf life

• Low maintenance: no water addition

required

• Wide operating temperature range:

-40°C to +50°C

Standards

• Designed to be compliant with

international standard IEC 60896/21 & 22

• Classi?ed as "Long Life" according to

Eurobat guide 1999

• Conforms to cordia® SR-4228

• Recognised by UL (UL Standard 1989)

• Approved as non-hazardous cargo for

ground, sea and air transportation in

accordance with US DOT Regulation

49 and ICAO & IATA Packing Instruction 872

• The management systems governing

the manufacture of PowerSafe SBS

products are ISO 9001:2008 and ISO

14001:2004 certi?ed

②現有ICT設備336V直流供電支持情況

數據中心主流應用的設備有路由器、交換機(盒式交換機、框式交換機)、服務器(機架式服務器、刀片式服務器)、存儲磁陣、防火墻設備等,這些設備中的大多數是采用交流電源模塊供電,這些交流電源模塊部分是可插拔的獨立的模塊,部分是固定安裝在設備內部的獨立模塊。這些主流設備,大多數都可以通過將交流電源模塊更換為直流電源模塊的方式,支持336V直流供電應用。但目前的路由器、交換機等網絡設備一般沒有內置交流電源模塊或者48V直流電源模塊,不能通過更換電源模塊的方式支持336V直流。設備內部的業務單板、控制單板等部件,也不能支持336V直流直接輸入供電。因此,路由器、交換機等網絡設備需要通過外置336V轉48V直流電源框的方式來實現支持336V直流供電。未來,隨著路由器設備供電架構的演進,也會出現內置336V直流電源模塊的供電架構,直接支持336V直流供電。

以華為公司生產的ICT設備為例,數據中心ICT設備支持336V直流供電情況如表2所示。

3 鋰電池應用

鋰電池是一種新型電池,目前主要應用在電動汽車領域,自2010年起,中國移動已經開始在一些移動通信基站和高壓直流供電系統設備的測試系統中試用,探索中國移動引入鋰電池的安全性、適用性和經濟性。

(1)鋰電池技術特點

鋰電池與傳統鉛酸電池相比,具有環境污染小、適用溫度范圍寬、循環壽命長、高溫性能好、充電效率高、能量比高(占地面積小、重量輕)等優點。磷酸鐵鋰電池與傳統鉛酸電池對比分析如表3所示。

從表3對比分析來看,鋰電池非常適合大電流短時間放電場合,因此對于高密度數據中心建議優先考慮配置鋰電池,特別是與高壓直流電源配合使用,供電結構簡單,可靠性高,占用空間小,能*實現全分散供電結構的要求。

(2)鋰電池應用方案

目前,在通信行業,鋰電池產品主要以48V電池模塊(由16節3.2V電芯組成)形式出現的,當與336V直流電源配合使用時,選擇7個48V鋰電池模塊串聯成336V鋰電池組使用。

由于鋰電池必須使用BMS(電池管理系統),且需要對每個3.2V單體進行監測和控制,以保證電池的*性,但單一BMS管理100只以上的單體電池難度也很大。

針對此問題,我們提出了336V鋰電池組雙層管理模式,底層為單元BMS,對單個48V鋰電池模塊進行監測和管理;上層為系統BMS,綜合處理底層7個BMS單元的監測信息和管理要求,同時與336V直流電源監控模塊進行通信,來實現對336V鋰電池組內部電芯進行管理,確保電池充放電的安全。

(3)鋰電池產品成熟度

目前國內外主要鋰電池廠家(如LG、比亞迪、雙登等)均研發生產出能夠與336V直流電源系統配套的電池產品,并進行了與336V直流電源配合應用測試,從測試數據來看,高質量的鋰電池能夠在數據中心機房中安全使用。

4 結束語

目前中國移動正積極開展通信電源新技術、新產品的應用研究，如在新型數據中心哈爾濱試點工程、呼哈基地中已采用了336V直流電源和鋰電池供電方案。隨著通信電源新技術的不斷發展應用，通信電源設備可靠性的提高，以及數據中心機房規劃、設計、建設人員和維護人員的觀念的革新，相應的產品標準、建設規范的完善，我們相信全分散供電結構、336V高壓直流和鋰電池的應用必將成為數據中心機房中一種主要供電解決方案。

美國艾諾斯（Enersys）集團作為工業用蓄電池方案的，具備一百多年的電池制造經驗和技術，總部位于美國賓夕法尼亞州雷丁市，在瑞士和新加坡分別設有歐洲及亞洲地區總部。艾諾斯集團在擁有完善的生產、銷售和服務網絡，擁有30多個制造及組裝工廠，在100多個國家為超過10000多個行業用戶提供工業用儲能解決方案的設計、制造、安裝和維護服務。