عندما يتعلق الأمر بأنظمة الطاقة الموزعة، قد يبدو الأمر مألوفًا وغير مألوف لبعض العاملين في مراكز البيانات. تطرح هذه الورقة البحثية النقاط الأربع التالية للتحليل والتفكير حول أنظمة الطاقة الموزعة وتطبيقاتها المبتكرة في: مراكز البيانات .

1. يتم توصيل DPS وUPS/HVDC التقليديين من الناحية الفنية
أولاً، يجب توضيح الأمر: وفقًا لمعايير صناعة DPS ومواصفات تصميم مراكز البيانات، يُعد DPS نوعًا من مصادر الطاقة غير المنقطعة. وتكمن أهميته في بطاريته القياسية، وهو جهاز UPS يوفر طاقة غير منقطعة لمعدات الشبكات القياسية.
ثانيًا، بالنسبة لـ DPS، يكمن جوهرها في نظام UPS ببطارية ليثيوم، قائم على تصميم معياري بالكامل. صُممت أجهزة UPS وبطاريات الليثيوم بطريقة موحدة. يدعم كلاهما التبديل السريع، ويتمتعان بآليات اتصال وحماية داخلية آنية، مما يضمن أداءً عاليًا وآمنًا.
علاوةً على ذلك، واستنادًا إلى التصنيف التقليدي لأنظمة UPS/HVDC، تُقسّم أنظمة DPS أيضًا إلى نوع التيار المتردد المتصل، ونوع التيار المتردد الاحتياطي، ونوع التيار المستمر (نوع التيار المستمر عالي الجهد، خرج 240 أو 336 فولت تيار مستمر)، ونوع التيار المتردد-المستمر الهجين. ولأنها تُعرّف كمصدر طاقة لمعدات الشبكات الموزعة، فإن خرجها يكون عادةً أحادي الطور 220 فولت تيار متردد (نوع التيار المتردد) أو 240 فولت تيار مستمر (نوع التيار المستمر عالي الجهد)، وعادةً ما تتراوح قدرتها المُصنّفة بين 3 و12 كيلو فولت أمبير. تُزوّد هذه الأنظمة عادةً خزانة تكنولوجيا معلومات واحدة أو خزانتين متجاورتين بالطاقة، وتكون طاقة النظام منخفضة، وتُركّب في رف.

2. بالمقارنة مع UPS التقليدية المثبتة على الرف، تتمتع DPS بميزة الوافد الجديد
مقارنة مع التقليدية جهاز UPS مثبت على الرف من خلال دعم حل بطارية الرصاص الحمضية، أخذت شركة DPS في الاعتبار بشكل كامل صعوبة استبدال المعدات وصيانتها، والتشغيل المعقد ومراقبة الصيانة وغيرها من أوجه القصور في الحل التقليدي في بداية تصميمها وولادتها، ولديها ميزة كونها متأخرة.

أولاً، يعتمد نظام DPS تصميمًا معياريًا بالكامل. تدعم كلٌّ من وحدة بطارية الليثيوم ووحدة الطاقة التبديل السريع عبر الإنترنت، ويستغرق صيانة واستبدال الجهاز أقل من 5 دقائق، مما يجعله بسيطًا وسهل التشغيل.
ثانيًا، عمر بطارية الليثيوم يصل إلى 10 سنوات أو أكثر، ويتم تقليل الوزن ومساحة التثبيت المطلوبة بنسبة تزيد عن 60% مقارنة بمحلول الرصاص الحمضي التقليدي؛ ليست هناك حاجة لاستبدال البطارية كل 3-5 سنوات، كما أن التثبيت والنشر بسيطان.
أخيرًا، من خلال برنامج مراقبة DPS المركزي، يمكن للمستخدمين إجراء مراقبة وإدارة مركزية موحدة لأجهزة DPS (بما في ذلك UPS والبطاريات الليثيوم) المنتشرة بكميات كبيرة في نفس الوقت.

3. يوفر DPS بنية مرنة للغاية وابتكارًا في التطبيقات
يُعدّ توفير الطاقة المركزي واللامركزي مفهومًا نسبيًا، ويتعلق أساسًا بمسألة حجم ودقة توفير الطاقة. على مستوى التطبيق، لكلٍّ من حلول توفير الطاقة المركزي والموزع مزاياه وعيوبه.
تواجه بعض مراكز البيانات الجديدة أو المجددة المشاكل والتحديات التالية أثناء التصميم والتخطيط:
1) يتطلب النشر الشامل لنظام إمداد وتوزيع الطاقة استثمارًا أوليًا كبيرًا؛
2) معدل تحميل خزانة تكنولوجيا المعلومات منخفض، ودورة الرف طويلة، ومساحة U مهدرة، وكفاءة التشغيل منخفضة؛
3) هناك العديد من أنواع العملاء/الشركات التي يتم تقديم الخدمة لها، ويتقلب الحمل بشكل كبير، والطلب المستقبلي غير مؤكد؛
4) تواجه عملية التحول لتوفير الطاقة في مراكز البيانات القديمة مشاكل مثل تحمل الأحمال، وعدم كفاية المساحة، وارتفاع استهلاك الطاقة؛
في بنية إمدادات الطاقة الموزعة والتوزيع، يُمكن لحلول DPS متابعة تطورات وتغيرات خدمات تكنولوجيا المعلومات عن كثب، نظرًا لصغر حجمها، وقدرتها على البناء وفقًا لحجم خزانات تكنولوجيا المعلومات، والاستثمار الخطي، وتقليل النفقات الرأسمالية. وفي الوقت نفسه، نظرًا لقربها من أحمال تكنولوجيا المعلومات، فإن تأثيرها على نظام توزيع الطاقة الرئيسي ضئيل، وتتميز بقدرة تكيف عالية.

3.1 يجب أن تتكيف بنية إمدادات الطاقة وتوزيعها مع بنية تكنولوجيا المعلومات الهجينة المرنة
تُوفر الحوسبة السحابية مرونةً كافيةً لمعالجة أعمال تكنولوجيا المعلومات، وتُمكّنها من التعامل بفعالية مع تقلبات أعمالها، وتُحسّن استخدام مواردها وتوافر النظام. من منظور سلسلة قيمة الأعمال الكاملة لمركز البيانات، تُعدّ البيانات عامل الإنتاج الأساسي، وتُشكّل البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات معدات الإنتاج، ويلعب نظام إمداد وتوزيع الطاقة في مركز البيانات دورًا داعمًا إضافيًا. مع التطور المستمر لتكنولوجيا المعلومات، يُمكن أيضًا ضمان توافر البيانات وتحسينه من خلال تقنيات المحاكاة الافتراضية، وتقنية التكرار الموزع، وتقنية الأنشطة المتعددة عن بُعد. لذلك، يُمكن للدمج الفعال بين البنية التحتية لتكنولوجيا المعلومات والبنية التحتية الرئيسية لمركز البيانات تلبية متطلبات التوافر العالي للبيانات في مراكز البيانات من المستوى أ حتى مع استخدام البنية التحتية الرئيسية لمركز البيانات منخفضة المستوى، وفي الوقت نفسه تقليل الاستثمار في البنية التحتية الرئيسية لمركز البيانات بأكمله، وانخفاض التكلفة الإجمالية للملكية.
في الوقت الحاضر، استكشف العديد من مزودي خدمات السحابة وشركات الإنترنت ومشغلي الاتصالات البنى التحتية ذات الصلة وطبقوها. كما تزامنت "مواصفات تصميم مركز البيانات GB50174-2017" وشرحت تقسيم مراكز البيانات من المستوى A:
1) بالنسبة لهندسة "1 mains + 1 UPS/HVDC" التي تم استخدامها على نطاق واسع في أعمال الإنترنت والناقل، يمكن تصنيفها على أنها بيانات من المستوى A إذا كانت تلبي متطلبات الجودة لشبكة الطاقة العلوية ومركز إمداد الطاقة السفلي.
٢) عند بناء مركزي بيانات أو أكثر في مناطق مختلفة في آنٍ واحد، كنسخ احتياطية لبعضهما البعض، ونقل البيانات في الوقت الفعلي، وتلبية الشركة لمتطلبات الاستمرارية، يُمكن تهيئة البنية التحتية لمركز البيانات وفقًا لنظام مقاوم للأخطاء، أو وفقًا لنظام احتياطي. تكوينات أنظمة أخرى.
٣) عند إنشاء مركز بيانات للتعافي من الكوارث في المدينة نفسها أو في مكان آخر، يجب أن يكون مركز بيانات التعافي من الكوارث على نفس مستوى مركز البيانات الرئيسي. عند إجراء نسخ احتياطية فورية للبيانات في مركزي بيانات التعافي من الكوارث والتعافي من الكوارث، واستيفاء الشركة لمتطلبات الاستمرارية، يمكن أن يكون مستوى مركز بيانات التعافي من الكوارث مساويًا لمستوى مركز البيانات الرئيسي، أو أقل منه.
في القطاع المالي الذي يتطلب قابلية استخدام عالية للغاية، أصدر بنك الشعب الصيني "خطة تطوير التكنولوجيا المالية (2022-2025)" في 31 ديسمبر 2021، واقترح بوضوح التعاون الفعال بين "السحابة والإدارة والحافة والمحطة" لتخفيف ضغط السحابة، والاستجابة السريعة لاحتياجات المستخدم؛ والتبني النشط لتكنولوجيا التكرار المتعدد الأنشطة لبناء نظام استرداد الكوارث متعدد المستويات وموثوق به للغاية؛ وإنشاء مركز بيانات عالي التوفر صديق للبيئة.

3.2 DPS لديه جينات معمارية 2N، ناقل مزدوج غير متماثل، DR، RR

تتميز بنية 2N بموثوقية وتوافرية عاليتين، ولكن نظرًا لتكوينها المقاوم للأخطاء، تواجه بعض التطبيقات بعض المشاكل، مثل انخفاض معدل تحميل النظام، وانخفاض كفاءة التشغيل، وارتفاع تكاليف الاستثمار والتشغيل. لتحقيق توازن أفضل بين توافر النظام وتكلفة الملكية الإجمالية، على مستوى إمداد الطاقة والتوزيع، يُستخدم ناقل مزدوج غير متماثل يتكون من "مصدر رئيسي واحد + مصدر طاقة غير منقطع/تيار مستمر عالي الجهد"، وتكرار موزع (DR)، وتكرار احتياطي (RR). تعود هذه البنية تدريجيًا إلى الواجهة العامة وتُطبّق عمليًا. من منظور النظام العام لمركز البيانات، تُستخدم مستويات مختلفة من إمداد الطاقة والتوزيع لتشكيل توليفة معمارية لكل مرحلة من مراحل إمداد الطاقة والتوزيع، من الجهد المتوسط إلى المرحلة الأولى من حمل تكنولوجيا المعلومات، وذلك لتحقيق التحسين الشامل لتوافر النظام وتكلفته.

3.3 مجموعة مراكز بيانات معيارية أحادية الخزانة من الفئة "أ"

لقد حفّزت سحابة تكنولوجيا المعلومات تفكير القطاع في سحابة إمدادات الطاقة وتوزيعها. بالمقارنة مع أنظمة إمداد الطاقة المركزية التقليدية، تتميز أنظمة إمداد الطاقة الموزعة (DPS) بصغر حجمها، وقربها من أحمال تكنولوجيا المعلومات، وقدرتها على توفير الطاقة لخزانة أو خزانتين متجاورتين لتكنولوجيا المعلومات. كما يمكن تحسين الإدارة والضبط. من خلال توصيل مخرجات التيار المستمر عالية الجهد (DC) الموزعة في كل خزان تكنولوجيا معلومات بالتوازي، يتم تكوين تجمع طاقة تيار مستمر أو شبكة تيار مستمر صغيرة. بالاعتماد على استراتيجية المحاكاة الافتراضية للطاقة، يمكنها الاستجابة بمرونة لمتطلبات أحمال العمل وتقلبات خزانات تكنولوجيا المعلومات المختلفة، وتحسين استخدام الطاقة مع ضمان التوافر.
بالنسبة لخزائن تكنولوجيا المعلومات التي تدمج تقنيات المنتجات الموزعة، مثل قضبان التوزيع الصغيرة، ووحدات توزيع الطاقة الموزعة (DPS)، ومكيفات الهواء ذات اللوحة الخلفية، يُمكن اعتبارها إلى حد ما "مركز بيانات معياري أحادي الخزانة" مستقل، أو يُمكن أن تُشكل "مجموعة مراكز بيانات معيارية أحادية الخزانة". بالاعتماد على تكنولوجيا المعلومات، يُمكن نقل بيانات الأعمال في الوقت الفعلي بين مختلف خزائن تكنولوجيا المعلومات، والوحدات الدقيقة، وغرف الحاسوب، مع ضمان استمرارية الأعمال وسلامة البيانات، وتحقيق النسخ الاحتياطي المتبادل على مستوى مركز البيانات، وتحسين توافر النظام. بالاقتران مع تعريف المعيار الوطني GB50174-2017 لبنية مركز البيانات من المستوى A، واستكشاف وتطبيق مزودي الخدمات السحابية والبنك المركزي للبنى المتعددة النشطة والزائدة، يُمكن لمراكز البيانات متعددة الأنشطة التي تستخدم بنى إمداد طاقة منخفضة المستوى أن تتمتع أيضًا بتوافر بيانات مراكز بيانات من المستوى A، مع تحقيق أهداف التنمية الخضراء ومنخفضة الكربون لمركز البيانات.
باختصار، يتميز نظام الطاقة الموزعة (DPS) بكونه أحدث من حلول UPS التقليدية؛ فهو يتميز بتقنيته المتطورة، ويتقن تقنيات أنظمة إمداد وتوزيع الطاقة الفعالة، بالإضافة إلى تقنيات أنظمة الدعم الفعالة. وفي الوقت نفسه، يتميز هيكله بمرونة فائقة. ويمكن لطريقة التوصيل هذه بناء هياكل 2N وT3 وDR وRR بمرونة، بهيكل صغير وطاقة عالية، لتلبية احتياجات مختلف سيناريوهات التوافر العالي.

فضلاً عن ذلك، باعتباره مكونًا أساسيًا من البنية التحتية الرئيسية لمركز البيانات، يتماشى نظام DPS مع التوجهات الحالية لتطوير تكنولوجيا الحوسبة السحابية عبر الإنترنت وبناء مراكز البيانات المعيارية. يتميز النظام بمرونة عالية وتوافقه مع تكنولوجيا المعلومات، وهو مناسب بشكل خاص لعقد الحوسبة الطرفية ومراكز البيانات المعيارية أحادية الخزانة. يُناسب هذا النظام مجموعات البيانات (مثل مراكز البيع بالتجزئة)، ووحدات البيانات ذات الحبيبات الصغيرة، وسيناريوهات البناء المرحلية، مثل تجديد غرف الحواسيب القديمة بطريقة موفرة للطاقة.