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摘要：分析当前数据中心末端配电系统中普遍使用的电源列柜方案和末端配电母线方案的特点和技术性能，从不同方面对比二者之间的优缺点。重点介绍使用末端配电母线方案在数据中心建设初期机柜密度不确定的情况下，电量弹性配置的实现方法。
关键词：数据中心;电源列柜;电缆;末端配电母线;模块化配电
0 引言
数据中心机房末端供配电系统，是指通过配电设备将电能进行合理的分配、调度和使用，并将IT设备的电能使用情况上传至数据中心的动环监控平台。本文对比目前常用的电源列柜和末端配电母线系统两种方案的技术性能，通过实际数据中心机房建设案例分析末端配电母线系统在建设过程中的特点，并对电源列柜配电方案和末端配电母线系统配电方案在生命周期经济性、空间利用率、灵活性等方面做了详尽的分析。
1 数据中心采用电源列柜配电方式分析
1.1 电源列柜配电方式分析
数据中心配电系统通常采用两路相互独立的市电接入，配备一组柴油发电机作为紧急备用电源。市电经过低压成套开关设备接入两套独立的UPS供电系统，再由UPS配电柜分配到末端电源列柜，电源列柜通过电缆将电能分配至各机柜PDU，最后接入IT设备。
电源列柜加装电能监测系统，实现电参量越限报警功能，并可以通过本地显示屏实时查看各种数据。电源列柜通过RS485等通信方式，将本地采集到的数据上传至动环监控平台，用户从主控室对IT设备运行情况进行全天候的监控。
1.2 电源列柜配电方式的优势
电源列柜搭配电缆的末端电能分配方案作为一款已经相当成熟的解决方案，其优势是显而易见的。
（1）技术成熟度较高。电源列柜经过多年的优化，已经可以快速实现对IT设备的用电情况进行详细的监控并在远端实时读取，可以在较短的时间内完成方案的配置与设计。
（2）故障影响范围可控。电源列柜采用放射式结构，通过电缆将电能分配至机柜PDU。当出现故障时，仅会对一个回路产生影响，可以最大程度的降低故障影响范围。
（3）建设成本相对较低。现阶段因为技术相对成熟，电源列柜生产所需的元器件价格维持在一个合理的水平，这使得电源列柜方案的建设成本处在接受度较高的水平。
1.3 电源列柜配电方式的劣势
随着技术不断的发展和数据中心机房建设标准不断提高，电源列柜产品在灵活性和可靠性等方面，已不能满足现在的需求。
（1）配电设计受限。由于电源列柜自身的特性，所以需要在建设之初就确定好所需网络机柜的功率和数量，并且在机房投运后也无法提高单机柜的功率或者增加额外的网络机柜。
（2）占用机柜位置。目前数据中心机房常规的网络机柜尺寸为2200mm（高）×600mm（宽）×1200mm（深），电源列柜尺寸一般与网络机柜尺寸一致，需要占据一个机柜位置。
（3）故障点较多。由于电源列柜采用放射式布局，在长时间的通电之后电缆接头容易发生氧化、松动和接触不良的现象，故障点和故障隐患就会随着线缆数量的增加而增加。
2 数据中心采用末端配电母线方式分析
2.1 末端配电母线方式分析
数据中心末端配电母线系统是数据中心小母线系统的别称，是目前用来代替电源列柜的主要方案。末端配电母线由始端箱、母线槽和插接箱组成，分为滑轨式和固定式两种，一般放置在机柜顶部或底部。
末端配電母线系统可以实现电能的弹性配置，通过更换、增加插接箱来调整输出回路的容量和数量，并且可以在插接箱中配置电能监测模块，通过NB、Lora等无线通讯方式将采集到的电参量数据进行汇总，通过本地显示屏实时进行展示，并通过RS485等通信方式上传至动环监控供用户进行远程监控。
2.2 末端配电母线方式的优势
末端配电母线系统作为近些年迅速发展的数据中心机房建设解决方案，与传统的电源列柜相比，有着得天独厚的优势。
（1）空间利用率高。由于末端配电母仅占用了机房高度方向的空间，在相同设计方案下可以多出一个机柜位置。统计江苏电信近年规划建设的机房，若采用末端配电母线取代电源列柜，平均可以提高5%的网络机柜数量。
（2）电量弹性配置。末端配电母线通过插接箱来实现输出分路的控制，插接箱的热插拔更换给电量的弹性配置带来了便利。
（3）建设周期短。末端配电母线主要由始端箱、母线槽和插接箱三个部分组成，采用模块化拼装结构，可以针对不同的建设需求进行快速响应。
2.3 末端配电母线方式的劣势
作为一种新兴的建设方案，末端配电母线也存在一定的不足之处。
（1）成本相对较高。末端配电母线采用了分散式的电能监控系统，相比电源列柜的集中式电能监控成本有所增加。
（2）机房高度空间要求较高。末端配电母线通常布置于网络机柜顶部，需要预留一定的空间给末端配电母线。
（3）操作检修难度较大。末端配电母线在网络机柜顶部分散布局，所以在进行操维时，需要借助工具或登高完成。
3 数据中心机房建设案例分析
上文已经详细阐述了电源列柜和末端配电母线之间在不同方面的优缺点，为了对比二者之间的不同，下面以实际建设项目为例进行分析。
3.1 数据中心机房建设案例介绍
该项目为江苏省内某大型数据中心建设项目，项目规划建设3个机房、26列共475个网络机柜，通过电源列柜为PDU进行供电。
该层机房设计三种电源列柜，均配置电能监测系统，监测输入输出分路的电参量，具体配置见表1。
设计选用规格型号为ZA-RVV 3*10mm?的电缆，连接电源列柜输出端和PDU，电缆长度共计13540m。
3.2 不同建设方案经济性对比
以下通过合理的演算，对比电源列柜和末端配电母线两种建设方案之间的经济性（仅针对末端配电和租金收入部分进行估算）。
电源列柜建设方案一次性投入成本1251046元，末端配电母线建设方案一次性投入成本1718232元，假定所有网络机柜一次性投入使用，在该数据中心机房建设项目中，当其他建设条件均相同时，末端配电母线方案的建设成本高于电源列柜方案46.7万元，约37.3%。
若采用末端配电母线方案，可增加26个网络机柜，参照目前机柜租赁费用6万元/年，每年可增加营收156万元。按照20%的利润率进行计算，每年可增加营收31.2万元，2年内即可以收回末端母线方案增加的建设成本。
4 结束语
在“十四五规划”中，大数据中心建设与5G、工业互联网一同被提及，成为未来国家战略中的一个重要衡量指标，连同新基建等政策红利带来的数据中心建设大潮让整个产业持续升温，数据中心的建设和运维管理更加注重可靠性、灵活性和经济性，通过对电源列柜和末端配电母线两种不同建设方案的综合分析，以及数据中心末端配电的发展趋势，末端配电母线是一个很有前景的建设方案。
参考文献
[1]钟晨.数据中心末端配电方式探讨[J].智能建筑与城市信息，2015 （7）：87-90.
[2]孙丽玫，王改红，宇光，等.数据中心主机房柔性母线布局规划[J].电信科学，2018，1.
[3]刘智山，朱佳喜，张琪.数据中心机房机柜配电新模式探讨[J]. 建筑电气， 2015，34（8）： 22-26.
陈语霄（1991.7.27），男，江苏南京人，大学本科，研究方向：机电安装。
关键词：数据中心;电源列柜;电缆;末端配电母线;模块化配电
0 引言
数据中心机房末端供配电系统，是指通过配电设备将电能进行合理的分配、调度和使用，并将IT设备的电能使用情况上传至数据中心的动环监控平台。本文对比目前常用的电源列柜和末端配电母线系统两种方案的技术性能，通过实际数据中心机房建设案例分析末端配电母线系统在建设过程中的特点，并对电源列柜配电方案和末端配电母线系统配电方案在生命周期经济性、空间利用率、灵活性等方面做了详尽的分析。
1 数据中心采用电源列柜配电方式分析
1.1 电源列柜配电方式分析
数据中心配电系统通常采用两路相互独立的市电接入，配备一组柴油发电机作为紧急备用电源。市电经过低压成套开关设备接入两套独立的UPS供电系统，再由UPS配电柜分配到末端电源列柜，电源列柜通过电缆将电能分配至各机柜PDU，最后接入IT设备。
电源列柜加装电能监测系统，实现电参量越限报警功能，并可以通过本地显示屏实时查看各种数据。电源列柜通过RS485等通信方式，将本地采集到的数据上传至动环监控平台，用户从主控室对IT设备运行情况进行全天候的监控。
1.2 电源列柜配电方式的优势
电源列柜搭配电缆的末端电能分配方案作为一款已经相当成熟的解决方案，其优势是显而易见的。
（1）技术成熟度较高。电源列柜经过多年的优化，已经可以快速实现对IT设备的用电情况进行详细的监控并在远端实时读取，可以在较短的时间内完成方案的配置与设计。
（2）故障影响范围可控。电源列柜采用放射式结构，通过电缆将电能分配至机柜PDU。当出现故障时，仅会对一个回路产生影响，可以最大程度的降低故障影响范围。
（3）建设成本相对较低。现阶段因为技术相对成熟，电源列柜生产所需的元器件价格维持在一个合理的水平，这使得电源列柜方案的建设成本处在接受度较高的水平。
1.3 电源列柜配电方式的劣势
随着技术不断的发展和数据中心机房建设标准不断提高，电源列柜产品在灵活性和可靠性等方面，已不能满足现在的需求。
（1）配电设计受限。由于电源列柜自身的特性，所以需要在建设之初就确定好所需网络机柜的功率和数量，并且在机房投运后也无法提高单机柜的功率或者增加额外的网络机柜。
（2）占用机柜位置。目前数据中心机房常规的网络机柜尺寸为2200mm（高）×600mm（宽）×1200mm（深），电源列柜尺寸一般与网络机柜尺寸一致，需要占据一个机柜位置。
（3）故障点较多。由于电源列柜采用放射式布局，在长时间的通电之后电缆接头容易发生氧化、松动和接触不良的现象，故障点和故障隐患就会随着线缆数量的增加而增加。
2 数据中心采用末端配电母线方式分析
2.1 末端配电母线方式分析
数据中心末端配电母线系统是数据中心小母线系统的别称，是目前用来代替电源列柜的主要方案。末端配电母线由始端箱、母线槽和插接箱组成，分为滑轨式和固定式两种，一般放置在机柜顶部或底部。
末端配電母线系统可以实现电能的弹性配置，通过更换、增加插接箱来调整输出回路的容量和数量，并且可以在插接箱中配置电能监测模块，通过NB、Lora等无线通讯方式将采集到的电参量数据进行汇总，通过本地显示屏实时进行展示，并通过RS485等通信方式上传至动环监控供用户进行远程监控。
2.2 末端配电母线方式的优势
末端配电母线系统作为近些年迅速发展的数据中心机房建设解决方案，与传统的电源列柜相比，有着得天独厚的优势。
（1）空间利用率高。由于末端配电母仅占用了机房高度方向的空间，在相同设计方案下可以多出一个机柜位置。统计江苏电信近年规划建设的机房，若采用末端配电母线取代电源列柜，平均可以提高5%的网络机柜数量。
（2）电量弹性配置。末端配电母线通过插接箱来实现输出分路的控制，插接箱的热插拔更换给电量的弹性配置带来了便利。
（3）建设周期短。末端配电母线主要由始端箱、母线槽和插接箱三个部分组成，采用模块化拼装结构，可以针对不同的建设需求进行快速响应。
2.3 末端配电母线方式的劣势
作为一种新兴的建设方案，末端配电母线也存在一定的不足之处。
（1）成本相对较高。末端配电母线采用了分散式的电能监控系统，相比电源列柜的集中式电能监控成本有所增加。
（2）机房高度空间要求较高。末端配电母线通常布置于网络机柜顶部，需要预留一定的空间给末端配电母线。
（3）操作检修难度较大。末端配电母线在网络机柜顶部分散布局，所以在进行操维时，需要借助工具或登高完成。
3 数据中心机房建设案例分析
上文已经详细阐述了电源列柜和末端配电母线之间在不同方面的优缺点，为了对比二者之间的不同，下面以实际建设项目为例进行分析。
3.1 数据中心机房建设案例介绍
该项目为江苏省内某大型数据中心建设项目，项目规划建设3个机房、26列共475个网络机柜，通过电源列柜为PDU进行供电。
该层机房设计三种电源列柜，均配置电能监测系统，监测输入输出分路的电参量，具体配置见表1。
设计选用规格型号为ZA-RVV 3*10mm?的电缆，连接电源列柜输出端和PDU，电缆长度共计13540m。
3.2 不同建设方案经济性对比
以下通过合理的演算，对比电源列柜和末端配电母线两种建设方案之间的经济性（仅针对末端配电和租金收入部分进行估算）。
电源列柜建设方案一次性投入成本1251046元，末端配电母线建设方案一次性投入成本1718232元，假定所有网络机柜一次性投入使用，在该数据中心机房建设项目中，当其他建设条件均相同时，末端配电母线方案的建设成本高于电源列柜方案46.7万元，约37.3%。
若采用末端配电母线方案，可增加26个网络机柜，参照目前机柜租赁费用6万元/年，每年可增加营收156万元。按照20%的利润率进行计算，每年可增加营收31.2万元，2年内即可以收回末端母线方案增加的建设成本。
4 结束语
在“十四五规划”中，大数据中心建设与5G、工业互联网一同被提及，成为未来国家战略中的一个重要衡量指标，连同新基建等政策红利带来的数据中心建设大潮让整个产业持续升温，数据中心的建设和运维管理更加注重可靠性、灵活性和经济性，通过对电源列柜和末端配电母线两种不同建设方案的综合分析，以及数据中心末端配电的发展趋势，末端配电母线是一个很有前景的建设方案。
参考文献
[1]钟晨.数据中心末端配电方式探讨[J].智能建筑与城市信息，2015 （7）：87-90.
[2]孙丽玫，王改红，宇光，等.数据中心主机房柔性母线布局规划[J].电信科学，2018，1.
[3]刘智山，朱佳喜，张琪.数据中心机房机柜配电新模式探讨[J]. 建筑电气， 2015，34（8）： 22-26.
陈语霄（1991.7.27），男，江苏南京人，大学本科，研究方向：机电安装。