«Пазл» СБГП складывается: от аккумуляторов до дизель-генераторов

Система электроснабжения ЦОДа состоит из множества подсистем и компонентов (рис. 1). Но для заказчиков ключевыми ее элементами, несомненно, являются источники бесперебойного питания (ИБП), а также их неотъемлемый элемент – накопители энергии в виде аккумуляторных батарей. Именно эти элементы оказались в фокусе внимания на прошедшей в мае конференции DCDE-2023.

 

По данным Uptime Institute за 2022 г., большая часть отказов ЦОДов (44%) связана с работой системы электроснабжения. В свою очередь, в этой системе самым слабым звеном оказываются аккумуляторные батареи (АКБ) – из-за них происходит 40% отказов в случаях проблем в системе электроснабжения. Из этой статистики ясно, что аккумуляторы – ключевой элемент, определяющий надежность работы ЦОДа. Однако, как сетует Александр Беспалов, руководитель отдела управления продукцией компании ENERGON (поставляющей АКБ под брендом Delta), выбору АКБ заказчики не всегда уделяют должное внимание.

По словам эксперта ENERGON, покупатели, как правило, интересуются параметрами первого уровня (рис. 2) – разрядными характеристиками, сроком службы, саморазрядом, весом, – которые у всех поставщиков более или менее одинаковы. Но это только верхушка айсберга, определяющего качество и надежность функционирования АКБ.

 

Второй уровень от большинства заказчиков обычно скрыт. Особенности химических процессов и добавки, количество пластин, их масса и геометрия, толщина сепараторов, технология производства – все это сильно влияет на срок службы, качество и потребительские характеристики. Например, для ЦОДов ENERGON предлагает высокоразрядные АКБ Delta Expert. В них больше электродов в сравнении со стандартной серией, а значит, увеличивается активная площадь, что позволяет отдать больше тока в единицу времени. Хотя внешне эти АКБ похожи на другие аккумуляторы Delta, но компоновка элементов совсем другая и даже при меньшей емкости разница в отдаче мощности существенная.

До третьего же уровня при выборе АКБ не добирается почти никто. Это особенности производителя и поставщика – качество техпроцесса, стабильность характеристик разных партий, количество и качество точек контроля качества АКБ, обслуживание АКБ в логистической цепочке и пр.

Понятно, что для надежного эффективного функционирования любой системы важно ее профессиональное обслуживание. Чтобы АКБ были гарантированно заряжены и обеспечивали необходимый (расчетный) резерв времени для запуска ДГУ, А. Беспалов советует регулярно (раз в квартал) проверять их состояние – измерять температуру и напряжение. Раз в полгода рекомендуется проводить контрольно-тренировочный цикл, позволяющий оценить разрушение сульфата, скорректировать время автономии, устранить разбалансировку и обнаружить неисправные АКБ. 

Помочь в обслуживании АКБ может специальная система мониторинга. Такую систему (DEMS) разработала и предлагает компания ENERGON. Она измеряет ток в цепи, температуру и напряжение каждой АКБ. На основе анализа собранных данных DEMS рассчитывает оставшийся срок службы АКБ с учетом условий эксплуатации и дает рекомендации для его продления. По данным, которые привел А. Беспалов, только за счет экономии ФОТ система может окупиться за 12 мес. Ну а повышение надежности и исключение аварий переоценить трудно.

Вопроса выбора технологий АКБ представитель ENERGON не касался. Понятно, что большая часть поставляемых в ЦОДы аккумуляторов, в том числе продуктов ENERGON, – это свинцово-кислотные батареи (хотя у этой компании есть и литий-ионные АКБ – соответствующее производство было открыто в прошлом году в Турции). Но отношение заказчиков к этой технологии за последний год стало более прохладным. И дело не только и даже не столько в кратном повышении стоимости литиевого сырья (цена АКБ при этом выросла лишь на 25–30%), сколько в уходе с рынка основной движущей силы ЛИ АКБ – таких компаний, как Schneider Electric и Vertiv. 

Однако появились новые адепты лития, в первую очередь компания РЭНЕРА, входящая в корпорацию «Росатом». Как рассказал Алексей Нешта, руководитель направления «Энергетика» этой компании, все началось с приобретения зарубежного предприятия полного цикла – небольшого, выпускающего аккумуляторы суммарной емкостью 150 МВт∙ч в год, но с мощным подразделением R&D. Соответственно в России в 2021 г. было создано небольшое сборочное производство (всего на 15 МВт∙ч), которое занималось ознакомлением с литий-ионной технологией и старалось интегрировать ее в различные решения. В прошлом году производственные мощности этого предприятия увеличились до 150 МВт∙ч, в нынешнем увеличатся еще вдвое. В Калининграде строится гигафабрика (уже на 4 ГВт∙ч), которая начнет работать в 2025 г. «Но и этого объема будет явно недостаточно для рынка, особенно с учетом перспектив развития электротранспорта. Поэтому мы рассматриваем площадки для следующих очередей», – поделился планами А. Нешта.

Как подчеркнул представитель РЭНЕРА, важно, особенно в нынешних условиях, что все патенты зарегистрированы в РФ, компания владеет технологией и сейчас ее локализует в России. Сегодня базовый продукт – литий-ионные ячейки четвертого поколения (Gen 4) для электротранспорта и систем накопления электроэнергии (рис. 3). Ячейки собираются в модуль, а из модулей строится готовое решение, например батарейный шкаф, который интегрируется с ИБП. К концу года в производство будет запущена ячейка нового поколения c большей объемной энергоемкостью. Именно эти ячейки (VDA) будут производиться на гигафабрике в Калининграде.

 

На вопрос о пожароопасности ЛИ АКБ А. Нешта ответил, что безопасность обеспечивается на нескольких уровнях. На уровне ячейки применяются керамический сепаратор и другие средства, которые гарантируют отсутствие критического нагревания даже при физическом разрушении, что подтверждено соответствующими тестами. Кроме того, используется трехуровневая (на уровне ячейки, модуля, шкафа) система управления BMS, которая контролирует все важные параметры и, если какой-либо параметр выходит за установленные пределы, просто отключает аккумулятор. «Никакого возгорания произойти не может. Опасность представляет только внешний пожар, который может привести к возгоранию лития», – уверен эксперт РЭНЕРА. 

Компания уже интегрировала свои АКБ и ИБП ряда производителей. «Когда и BMS, и все ПО принадлежит нам, интегрироваться с ИБП любого производителя достаточно просто», – отметил А. Нешта.

Что касается архитектуры ИБП для ЦОДов, то, похоже, побеждает модульность. По крайней мере на DCDE-2023 все производители ИБП делали акцент именно на модульных своих продуктах. Говоря о преимуществах модульных архитектур, Алексей Морозов, руководитель отдела маркетинга компании «Парус электро», выделил резервирование основных элементов системы (повышение отказоустойчивости), минимальное время обслуживания благодаря «горячей» замене модулей, а также простое масштабирование системы путем добавления силовых модулей и кабинетов.

В линейке «Парус электро» присутствует несколько модульных серий ИБП. Для небольших ЦОДов компания предлагает решение на базе силовых модулей по 20 кВт (высотой 2U) – в один кабинет устанавливается до 10 таких модулей, в параллельную систему – до четырех кабинетов. Для более крупных объектов выпускаются решения на базе модулей 50 кВт (3U) – кабинеты до 1 МВА с параллельной работой до шести кабинетов. Наконец, новая линейка – для крупных ЦОДов с высокими требованиями к плотности мощности – строится на модулях 100 кВт. При этом высота модулей остается равной 3U – за счет применения современных компонентов на основе карбида кремния, как объяснил А. Морозов. Уже доступны кабинеты на 400, 500 и 600 кВА; в этом году появятся кабинеты до 1,6 МВА. В параллельную систему можно объединить до восьми кабинетов. 

Даже ИБП, которые формально относятся к моноблочным, внутри – модульные. Пример такого решения представила компания Ippon. Innova RT II 33 – трехфазный моноблочный ИБП (70–210 кВт, до 840 кВт в параллельной системе) с модульной архитектурой. «Заказав фрейм, можно установить (в него) один модуль на 75 кВт. При увеличении нагрузки можно добавить модули, но не в “горячем” режиме. Модульность помогает в обслуживании, позволяет унифицировать модельный ряд и ЗИП. Можно изъять необходимый модуль и провести с ним работу», – объяснил Алексей Лобов, директор по развитию бизнеса трехфазных ИБП компании Ippon. По сути, главное отличие такого ИБП от настоящего модульного – отсутствие возможности «горячей» замены модулей (рис. 4). 

 

В портфеле компании, лидирующей на российском рынке ИБП как по числу проданных устройств, так и по объему продаж, есть и настоящий модульный аппарат. Innova Modular (75–200 кВт в одном шкафу, до 1,6 МВт в параллельной системе) построен на базе силовых модулей по 25 кВт. «Зарядный блок у каждого модуля на 25 А, это в среднем на 25–30% выше, чем у конкурентов. “Машину” на 200 кВт можно подключить к батарейному массиву с автономией более 3 ч. Установив второй ИБП, можно получить резерв на 6 ч. Это важно там, где нет ДГУ», – говорит А. Лобов.

Недавно Ippon открыла в Москве технический центр, где можно подтвердить технические характеристики ИБП, заявленные в спецификации. Сегодня, в период смены вендор-листов, для ЦОДов это очень важно. Сервис на протяжении всего жизненного цикла обеспечивают 200 центров в России и СНГ. Ну и «вишенка на торте» – склад, на котором находится более 90 тыс. ИБП. Только трехфазных модульных ИБП – на несколько десятков мегаватт.

В 2023 г. модульные ИБП вывела на рынок и компания ДКС. Модель Trio MDA строится на основе силовых модулей по 25 кВт – мощность одного ИБП до 200 кВт, в параллельной системе может быть два таких ИБП. В модели Trio MDB используются силовые модули по 50 кВт, мощность одного устройства до 400 кВт, в параллель устанавливаются четыре ИБП.

В числе преимуществ модульных ИБП Александр Титов, менеджер по продукции ДКС, назвал режим «умного сна». Он позволяет задействовать только то число модулей, которое в данный момент необходимо для поддержки нагрузки с учетом резервирования. При повышении нагрузки спящие модули переходят в рабочий режим, причем у ИБП Trio MD модули «просыпаются» не более чем за 4 мс.

ИБП с двумя типами модулей предлагает и Systeme Electric. Устройства Excelente VL компонуются модулями по 50 кВА, а Excelente VX – 100 кВА; мощность одного ИБП в обоих случаях – до 600 кВА. Алексей Соловьев, технический директор управления по рынку «Информационные технологии», отмечает компактность ИБП (для VL ширина стойки 600 мм, для VX – 800 мм).

Systeme Electric с рекордной скоростью расширяет свой портфель решений для ЦОДов, по своему ассортименту уже приближающийся к тому предложению, которое было у Schneider Electric. По утверждению А. Соловьева, компания предлагает практически все основные компоненты системы энергоснабжения ЦОДа (за исключением ДГУ): от ячеек среднего напряжения, трансформаторов и ГРЩ до шинопроводов и PDU (см. рис. 1). Причем, рассказывая о новой продукции, представитель Systeme Electric подчеркивал, что поставщики основных комплектующих те же, что и у Schneider Electric, часть оборудования изготавливается на тех же производственных линиях, с применением тех же материалов и технологий. 

Как и Schneider Electric, Systeme Electric делает ставку на предложение заказчикам комплексного инфраструктурного решения. «Это комплексная ответственность, понимание всех смежных вопросов, комплексная сервисная поддержка, это заранее проделанная интеграция всех систем, наконец, это унификация ЗИП для службы эксплуатации (не надо мучиться с “зоопарком”)», – перечисляет преимущества такого подхода А. Соловьев.

Что же касается ДГУ, то, как известно, девятый и десятый пакеты санкций практически остановили поставки генерирующего оборудования западных компаний, традиционно использовавшегося российскими производителями ДГУ. Компания «НГ-Энерго» переориентировалась на двигатели китайской Yuchai. Как рассказал Андрей Зотиков, директор по продажам направления «Инфраструктура» компании «НГ-Энерго», Yuchai – лидер среди производителей промышленных двигателей в Китае с годовой производственной мощностью более 800 тыс. двигателей. Важно, что двигатель – собственная разработка Yuchai, и все основные комплектующие изготавливаются на заводах этой компании.

Электростанции для ЦОДов «НГ-Энерго» строит на основе 16-цилиндрового V-образного двигателя объемом 105 л. Как отмечает эксперт «НГ-Энерго», время пуска ДГУ из прогретого состояния не более 15 с, а единовременный прием нагрузки – до 85% номинальной мощности без аварийной остановки агрегата. Все электростанции на базе двигателей Yuchai комплектуются панелью управления «Овен». Соответствующее ПО – собственная разработка «НГ-Энерго». По данным компании, в ЦОДах уже инсталлированы ДГУ на базе двигателей Yuchai общей мощностью 70 МВт.

Таким образом, все фрагменты пазла под названием «полное решение для системы бесперебойного и гарантированного электропитания ЦОДа» занимают свои места. Да, на новых компонентах, для окончательной проверки которых требуется время. Но тщательное предварительное тестирование, проведенное ответственными производителями, внушает оптимизм. 

Заметили неточность или опечатку в тексте? Выделите её мышкой и нажмите: Ctrl + Enter. Спасибо!

<< Предыдущая статья   Вернуться к содержанию   Следующая статья >>