二、供电部分
图6是谷歌某个数据中心的供电侧照片,由于谷歌的数据中心体量通常都很大,比如达到30-40M以上的用电,
因此往往机房周边专门区域建设有专用的变电站给庞大的机房供电。
这里由于篇幅有限,中压部分就不再展开,但其总体思路是采用中压配电传输到机房边上,靠近负载就近经变压器降压成低压,再通过低压母线排传输到机房内。
从图6我们可以看到模块化的户外型变压器及低压配电柜环绕机房周边,采用集装箱型的柴油发电机组作为变配电的供电投切备份,柴发风管直立到屋顶上排风。
经过变压器变压后的市电通过母线槽或者线缆直连到机房内的机柜上方,直接给自带分布式UPS的服务器供电。
前面图4我们已经介绍过了谷歌的数据中心内部,母线槽是架设在机柜的顶部的,由前面图6介绍的室外变压器降压后直接通过母线槽的方式架设在每排机柜顶部,再用机柜顶部的配线盒连接到机柜PDU。
由于谷歌定制的服务器上自带有分布式小UPS,因此谷歌的数据中心内部不再有UPS室和电池室等,也没有列头柜等二次配电环节,每个服务器直接市电直供,每个机柜也直接从机柜顶部的母线槽上安装的配线盒取电。
如图7(a)的这种供电架构非常简单清爽,大大减少了线缆的采购和工程施工,而且非常灵活便于扩充机柜和带电检修维护,运营起来也非常简单,
还可以根据机柜的功率和用电可靠性情况灵活调整配线盒来满足不同设备的供电需求,机房的空间利用率也非常高。
如图7(b)所示谷歌的带小UPS的市电直供服务器大家都应该非常了解了,这里不再详述只简要介绍,
其原理是在服务器内安装底部的12V黑色铅酸电池用于市电停电保护,市电正常时候,由于没有外部UPS,市电直接给服务器供电,达到99.9%的供电效率;
当市电停电后,直接挂接在12V输出上的电池短时放电,直至室外的柴发启动恢复服务器电源带载。
电池参与放电的时间基本不到一两分钟,因此电池的容量很小,大约只有3.2Ah,备电时间远远小于传统数据中心15到30分钟的电池备电需求,因此对柴发的启动要求很高。
我们前面知道谷歌的柴发是模块化直接安装在变压器旁边的,很有可能是低压柴发,其启动很快。
而且每台柴发对应一个变压器,没有复杂的柴发并机以及启动时序等问题,因此正常情况下柴发启动时间可以控制在几十秒以内,一两分钟的电池备电时间基本上是够了,但这对运维水平要求就非常高了。
当然谷歌的软件架构和业务备份方面也足够强壮,甚至部分设备停电也不会影响到业务正常运行,因此只有强大的技术实力才可以采用这种供电架构。
前面详细分析了谷歌数据中心的供电架构,那么从建设的角度来看,由于数据中心外部采用了工厂预制模块化的变配电和集装箱柴发单元,灵活配置按需模块化建设;
而数据中心内部,通过架设好机柜顶部吊装的母线槽,后面再根据机柜的部署进度按需安装机柜配线盒,还可热插拔即插即用,
没有复杂的线缆施工过程并大大减少线缆及配电施工质量问题,把传统数据中心的机电工程安装,变成了简单的工厂预制产品拼接,大大缩减了项目建设时间。