1、白皮书 设计可扩展、模块化、数字化的数据中心为第三方运营商创造可持续的盈利性增长设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持续的盈利性增长3 目录04 满足数据增长需求0506 设计可扩展数据中心的优势07 介绍可扩展性的关键设计因素0809设计要点1：电气拓扑1011设计要点2：设备可扩展性12 案例研究：设备可扩展性的重要性13 设计要点3：数字化14 设计要点4：模块化部署15 案例研究：可扩展数据中心设计的解决方案体系结构16 结论和要点4设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持续的盈利性增长第三方数据中心运营商市场正在呈指数级增长。据研究估计，到2

2、020年底，仅该行业价值就为518亿美元。在2015-2020年的预测期内，复合年均增长率为12.4%。除行业和社会各方面对数据的需求不断增长外，大大小小的企业都意识到使用第三方数据中心运营商满足其IT需求的好处。更好的互联性、更好的正常运行时间和灵活的资源分配，以及更多的现场空间、更低的公用事业费用和更少的IT专业知识需求，这些都是对最终用户具有吸引力的优点，并进一步推动了市场的增长。对于第三方数据中心运营商来说，实现可持续和可盈利增长的关键是尽快开放和租赁数据中心的每个阶段，以开始利用其投资并创造收入。出于这个原因，许多第三方数据中心运营商正在以较小的模块建设其数据中心，这样他们可以在开始

3、建设下一个部分的同时开放一个部分。这限制了前期投资和开始产生收益前的时间。它还允许提供商更早地获得租户，这在当前的竞争激烈、快节奏的环境中非常重要。在使用这种“分阶段投资”的建设策略时，有许多设计要点和可扩展的技术可以最大限度地降低后续建设的成本和运营的中断。本白皮书将提供以下方面的整体视图：数据中心电气化 可复制的标准化拓扑 最先进的可扩展技术满足数据增长需求提高部署速度可靠性减少资本成本和资源能效可扩展数据中心设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持续的盈利性增长5明天的建筑从头开始安装大型数据中心或向现有位置添加大规模扩展设备需要大量的前期成本。通常，建好的空间不会直

4、接出租，这种“为明天而建”的理念可能会导致收入延迟，以及持续的空服务器机房运行和维护成本。分阶段投资另一种越来越普遍的方法是“分阶段投资”。这是一种战略增长路线，它需要更少的前期成本，可以更快地产生收益。通过使用模块化系统、可复制和标准化的拓扑结构以及可扩展的数字技术，第三方数据中心运营商可以在更小的模块中进行扩展，随着需求的继续增长多次重复该过程。有四个主要好处促使人们越来越倾向于使用可扩展的数据中心：设计可扩展数据中心的优势6设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持续的盈利性增长图1.DCD大规模建设会议的调查结果表明，66%的数据中心项目在不到18个月的时间内完成部署

5、。提高部署速度在2020年6月举行的DCD大规模建设会议期间进行的一项研究中，39%的数据中心行业专业人士表示，其项目部署时间不到一年，66%的项目部署时间不到18个月。为了满足这一需求，数据中心设计师必须选择更具可扩展性的解决方案。这些交付周期明显短于十年前，当时的数据中心项目长达两年，这一建设策略根本无法满足当今快速增长的市场的数据需求。提高可靠性在这样一个快节奏的建设环境中，使用可靠和可预测的流程可以带来许多好处。可重复设计的一致性和标准化降低了风险，保持了紧凑的建设进度，并产生了性能和维护都可靠的预制系统。因为已在前几个阶段有成功建造、调试并使用的经验，模块化的设计在扩大规模后也是可靠

6、的。这种建设方法消除了场地扩展计划，或在不断扩展的数据中心场地中快速添加新建设中心的不确定性。减少资本成本和资源 通过使用模块化建设方法来满足当今的需求，第三方数据中心运营商只需投入一定数量的资金，即可通过快速利用服务器空间和及时产生收入来获得快速回报。通过将前期投资分解成更小的部分，可以在下一次模块化扩展开始之前在每项投资上产生收入。这使得数据中心能够更灵活地响应市场变化。此外，模块化建设模块的现场安装速度更快、效率更高，所需资源更少。反过来，这能降低风险，进一步节省时间和成本。能效通过模块化的建设，数据中心可以在下一个建设阶段之前确保每个阶段的租户利益。如果数据中心已建成但未被占用，则不间

7、断电源等设备的电源损耗和效率低下将对现场的能源效率产生负面影响。为优化效率，每个模块化建设模块的容量应在80%左右。一旦一个模块的利用率达到80%左右，此时就可以开始规划下一个模块。12%7%27%27%27%24个月9-12个月18-24个月设计可扩展数据中心的优势7设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持续的盈利性增长创建一个可扩展的模块化数据中心，在任何可能的情况下都能安全地存储和管理业务关键型数据和应用程序，同时兼顾短期和长期增长，这项任务可能会让人望而生畏。总的来说，这需要更灵活和可扩展的电气化设计。这些设计应包含标准电源模块，可在整个过程中重复使用，以在未来进行

8、扩展。与传统的数据中心设计相比，这种方法有了显著的改进。设计的标准化提高了运营可靠性，但这些设计仍必须足够灵活，以适应各种现场要求。设计专家认识到这些挑战，并考虑了市电电压，数据中心的总规模，以及基于当地气候的优化冷却设计等现场变数。可扩展和可重复的设计以作为建设模块的标准大小的IT负载为基础。使用这一久经考验的过程可确保可靠性和可维护性。介绍可扩展性的关键设计因素设计可扩展数据中心时的四个关键设计要点电气拓扑 设备可扩展性数字化 模块化部署 8设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持续的盈利性增长可以根据具体的项目要求和现场条件，以多种不同的配置实施数据中心中常用的传统电

9、气拓扑。决定实际配置的因素包括负载功率（kW）、可用的市电供电电压和初始成本。扩展电气拓扑尽管大多数数据中心电气化系统都是独特的，但只有三种主要的底层拓扑：系统加系统、共享冗余和后备冗余拓扑。这三种基本拓扑可用于创建预制解决方案或标准解决方案体系结构，从而实现从公用服务设施到机架的所有配电需求的完全设备集成。这些子系统在工厂组装成电源模块（撬装式电力模块或预装式电气房）并接受测试。因此，在进行大规模安装时，这些预先设计的可重复解决方案可减少现场工作量，并在每次扩展时实现平稳的启动。所有预制解决方案都可以轻松复制或修改，以服务于大多数数据中心。这些电力解决方案通常包括中压（MV）开关设备、变压器

10、、低压（LV）开关设备、低压配电柜、UPS系统、配电装置（PDU）、配电列头柜（RPP）和IT母线槽-所有这些都可以组合成集成撬装式电力模块或预装式电气房。系统加系统拓扑顾名思义，系统加系统拓扑利用两个完全独立的系统为关键负载供电。该设计的基础是使用冗余电源（有时称为电源系统）部署IT设备。这种拓扑结构是内部数据中心设计的基础，例如，企业、金融和政府数据中心以及托管公司。系统+系统拓扑共享冗余拓扑后备冗余拓扑设计要点1：电气拓扑 图2.三种最常见的数据中心设计拓扑 尽管系统加系统设计具有良好的可靠性记录，但成本可能过高，资产的最大利用率为50%，典型/实际比率限制为40%。系统1系统1系统1

11、系统2 系统2 系统3 系统2 系统R 关键负载 关键负载 关键负载9设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持续的盈利性增长共享冗余拓扑通常，系统加系统拓扑的变体被用来降低总体成本。这称为共享冗余或系统+公用电源。这里，“系统”有N+1个不间断电源（UPS），而“公用电源”没有UPS。托管、超大规模和云数据中心通常使用共享冗余拓扑，这种拓扑有多种配置。设计通常由负载数量上的系统数量指定，如三个系统和两个负载为3N/2，四个系统和三个负载为4N/3。例如，使用1 MW的IT负载模块，一个3N/2系统将有3 MW的容量为2 MW的IT负载供电。使用此配置，客户可以使用4N/3系

12、统将利用率提高到66%甚至75%。因此，这种拓扑结构可作为第三方数据中心运营商和超大规模数据中心设计的基础。虽然使用共享冗余拓扑确实提高了资产利用率，但它仍然需要操作员监控负载。后备冗余拓扑后备冗余拓扑（也称为Catcher拓扑）利用静态转换开关（STS）将关键负载从主系统或主电源系统转移到备用系统或Catcher系统。这种拓扑结构可用于超大规模数据中心和第三方数据中心。对于具有单路负载的数据中心，此拓扑通常是最经济高效的设计。使用后备冗余拓扑，可以实现80%的资产利用率，并且无需持续监控负载以保持冗余。这种拓扑结构的主要缺点是依赖静态转换开关；这增加了投资成本和设计的复杂性。后备冗余拓扑取决

13、于Catche或备用UPS模块（或多个模块）处理阶梯负载的能力。在正常运行时，主用UPS可满载，备用UPS无负载。备用系统可以大于主用系统。后备冗余可应用于单路或双路IT负载。因此，如果使用单路IT负载，静态转换开关为单点故障。10设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持续的盈利性增长为了确保您的数据中心设计是模块化和可扩展的，必须选择可扩展的设备。开关设备、不间断电源（UPS）、配电装置（PDU）和配电列头柜（RPP）都是可扩展设备的示例。正确地实现这一点，和指定未来的扩展方式将既节省时间又节省成本。中压气体绝缘开关设备选择中压气体绝缘开关设备（GIS），无需在现场做绝缘

14、气体处理即可进行扩展。这样，可以在不中断服务的情况下更快、更容易地进行扩展。市场领先的可扩展的开关设备设计可包括一个三相封装、防电弧开关设备。它用于单母线和双母线应用，带有单独的充气母线和断路器隔间。采用专门的插件技术可以实现安全、快速和轻松的安装，无需使用特殊的工具。专为灵活性而设计的UPS UPS在确保关键基础设施连续供电方面起着至关重要的作用。基于分布式并行架构（DPA）的模块化UPS允许数据中心设计师按需扩展电源并降低前期投资。通过使用DPA设计，每个电源模块都有自己完全独立的实体，具有自己的控制和自主运行所需的所有硬件。使用DPA体系结构，可以消除单点故障，即使在维护或系统扩展期间也

15、可以连续正常运行。配电装置（PDU）和配电列头柜（RPP）配电装置（PDU）和配电列头柜（RPP）有助于满足电源密集型应用的需求，以安全、可靠、节省空间的方式提供卓越的电源监控和配电。PDU/RRP可以根据需要进行配置，并且它们在输出数量和所需输出功率方面具有可扩展性，确保为关键应用持续供电。此外，这种性质的市场领先系统可以帮助盘柜厂大幅降低认证成本，为安装后的更改人提供便利，例如更改或扩展连接的服务器数量。设计要点2：设备可扩展性11设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持续的盈利性增长图3.典型数据中心单线12设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持

16、续的盈利性增长挑战所有设备的可扩展性对于实施分阶段建设的数据中心设计策略至关重要。正如美国的托管数据中心Volico所发现的，如果选择的某些设备不可扩展，它可能会在未来的扩展中造成相当大的成本和时间延迟。和许多逐步发展的托管提供商一样，Volico有一个随增长而付费的策略。但是，其最初设计中指定的UPS不可扩展，这对扩展构成了一个主要的障碍。尽管所有其他设备都是可扩展的，但这一技术要求的错误阻碍了Volico的分阶段投资计划。解决方案由于需要一种可扩展且灵活的UPS，Volico选择用ABB的模块化DPA UPS系统取代其现有的UPS设备。该系统由两套10模块组，可提供1MW的功率。Conce

17、ptpower DPA 500可垂直扩展，单个机架可扩展至500 kW，水平扩展可添加至六个并联机架，总功率达到3 MW。结果这种替代UPS具备完全的系统可扩展性。这样，每次在Volico进行扩展时，设计师只需插入另一个模块即可添加更多电源。该系统基于独特的滑入式UPS模块组，每个模块的额定功率为100 kW。当系统在双向转换模式下安全运行时，可以从机架中插入或移除模块。使用在线转换模块，再加上系统的完全冗余，有助于数据中心实现六个九的可用性（99.9999%）。与其他UPS系统相比，DPA 500提供了总体可靠性和超过96%的能源效率，降低了总体拥有成本。ABB模块化DPAUPSABB提供同

18、类中最佳的模块化UPS，效率为96%，占地面积小，总体拥有成本低。ABB模块化DPA UPS有一系列扩展选件。其中包括250 S4，它是基于50kW功率模块的单功率容量为300kW的中型数据中心的理想选择。此外，新的MegaFlex DPA基于250kW的功率模块，提供高达1500kW的功率容量。对于Volico而言，这种模块化设计完美地解决了短期内更换阻碍扩展的系统的需求，同时为未来的增长提供了空间。案例研究：可扩展设备的重要性13设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持续的盈利性增长使用开放协议（如IEC 61850）为电气设备添加智能有许多好处，但就可扩展性而言，最重

19、要的好处是减少了布线，最大限度地减少了安装和调试时间。IEC 61850为变电站集成提供了一个标准化框架。该框架规定了通信要求、功能特性、设备中的数据结构、数据命名约定等内容。IEC 61850目前正越来越多地用于智能电网、可再生能源和流程工业应用，并使保护继电器、断路器、通信网关、可编程逻辑控制器（PLC）和监控与数据采集（SCADA）体系结构等设备受益。通过所有这些设备，可以设计和运行一个完全集成、跨越了所需的电压范围的保护和监控系统。通过利用IEC 61850创建基于设备间通信的高级逻辑选择性、实时诊断和集成工程等功能，使这一综合方法成为可能。IEC 61850非常适合于数据中心电力基础

20、设施的自动化。例如，在传统的模拟开关设备中，每个组件都通过铜线进行物理连接，而数字开关设备在机柜之间的连接只需要几根光纤线。这样可以减少90%的布线，并节省组装、测试、安装和调试系统的时间。这种性质的系统可以使用软件远程更改配置，不需要更换硬件或重新配线，因此也更具可扩展性。这里有更多关于数字化在可扩展数据中心设计中的重要性的资料。设计要点3：数字化传统开关设备数字开关设备数字化 UniGear网页链接14设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持续的盈利性增长在指定拓扑和可扩展设备后，第四个设计要点是模块化部署。以模块化的方式将系统组合到一起将提高其可扩展性，并且对操作的影

21、响较小。特别是，模块化部署以撬装式电力模块装置和预装式电气房为中心。DCD大规模建设会议期间进行的调查还显示，74%的数据中心专业人员已经在处理某种类型的模块化：使用撬装式电力模块装置和预装式电气房实现的模块化撬装式电力模块装置和预装式电气房（eHouse）包使数据中心能够应对快速进入市场的挑战。与传统施工方法相同，成套解决方案通常作为独立组件提供，而安装和互连由第三方提供。这种解决方案是一种开放式机架安装的紧凑型装置，带有在工厂安装好的设备和互连装置。由于它们经过了预先设计、制造和测试，因此可以在其他施工工作进行的同时在场外建造室内撬装式电力模块解决方案，从而加快施工进度。预装式电气房是一个

22、预先制造、设计和测试的系统。它是一个具有环境控制，在工厂安装好设备和互连装置的建筑。所有部件都在装运前进行过测试，以确保将现场风险降至最低。这些装置安装简单且成本效益高，可放置在靠近主要负载的位置。尽管它们通常是永久安装的，但随着第三方数据中心运营商的发展或客户IT设备的更换，它们也可以迁移。撬装式电力模块装置和预装式电气房均可用于加快施工进度，并可轻松扩大现有容量。这些一体式系统的安装对现有运营的影响有限，并且减少了现场工作，限制了运营数据中心的现场人数。设计要点4：模块化部署图5.来自DCD大规模建设会议的调查结果表明，74%的数据中心专业人士已经具备了一些模块化工作经验。26%19%8%

23、23%24%无室内预制撬装式电力模块 其他形式的模块化 模块化设备 预制预装式电气房 15设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持续的盈利性增长挑战总部位于美国的GIGA数据中心在北卡罗来纳州购置了一座长方形的建筑物，适合改建为数据中心。它与ABB合作的目的是进行一个关键的配电设计。该设计具有完全可扩展性，允许随增长进一步投资。该设计需要具有可扩展性，以便GIGA能够以具有竞争力的成本为所有客户提供灵活的模块化数据中心技术。解决方案GIGA选择ABB作为其设计合作伙伴，是基于其团队在具有挑战性的时间框架内提供灵活、创新的技术电气化解决方案方面的专业知识。GIGA和ABB共同

24、设计了一个支持60 MW IT负载的系统。令人惊讶的是，他们在不到六个月的时间内就完成了数据中心转换的第一阶段。随后，ABB与GIGA的机械、电气和管道顾问合作，设计了基于系统加系统拓扑结构的灵活、可扩展和高效的成套解决方案。该设计具有可扩展性，能够以2 MW的IT负载增量进行扩展。结果ABB针对GIGA数据中心的电气化解决方案包括TLE UPS模块（用于支持IT服务器负载）和用于现场服务器负载的分布式并行架构（DPA）UPS。除不间断电源外，该解决方案还包括UPS维护旁路柜、锂离子电池系统、照明配电柜和干式变压器。选择DPA UPS是因为它能有效降低功率需求，并具有可扩展性。ABB的成套解决

25、方案包括从所有设备的启动和调试到所有系统的调试的所有项目管理和现场服务。ABB成功的端到端解决方案是一个紧凑高效，可提供GIGA目前所需的配电和保护性能，并可在未来进行扩展。案例研究：可扩展数据中心设计的解决方案体系结构16设计可扩展、模块化、数字化的数据中心 为第三方运营商创造可持续的盈利性增长对数据日益增长的需求和渴望没有减缓的迹象。数据中心所有者和运营商需要设计能够响应当今数据需求的数据中心，同时也能够满足中长期数据需求。在技术选择和新中心建设方面，在未来进行扩展的潜力应处于设计的前沿。在规划中增加标准化和模块化，再加上数字化战略，将确保经得起未来考验的数据中心的设计符合全球扩展的标准，

26、且具有成本和时间效率。归根结底，它是使用巧妙的设计和技术来确保可扩展性和建设速度，而不会影响在未来的性能。要点 在数据中心设计中使用预制和模块化建设技术，并使用撬装式电力模块和预装式电气房，可以采用分阶段投资的方式进行扩展。这种扩展速度更快、能效更高、成本效益更高，对运营的干扰最小。通过根据需求进行扩展，可将前期成本保持在较低水平，收入增长更快。在规划可扩展数据中心时，有许多重要的考虑因素，它们是拓扑、可扩展技术、数字化和模块化部署。解决方案体系结构可以提供每次扩展的蓝图，最大限度地提高投资、能效和建设速度。ABB数据中心的团队能非常熟练地进行可扩展数据中心的设计，并提供解决方案体系结构和一系

27、列可扩展技术。要讨论您的分阶段投资扩展计划，或者您的数据中心如何从可扩展的数据中心设计中获益，请单击此处请求与技术专家交谈。请扫描左列二维码，全面了解ABB创新的数据中心解决方案和实践案例结论和要点数据中心网页链接ABB Connect您的一站式数字化助理 ABB Connect 可在Windows 10、iOS及 Android 设备上使用，工作上推荐使用电脑安装更得心应手。了解更多具体功能及下载 ABB Connect app，请点击以下网页链接：https:/ Connect同时可以扫网页二维码了解：一站式资料库：产品样本、行业应用、安装指导、选型指南、EPLAN 部件库、视频、证书、报

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