技术领域
[0001] 本说明书涉及数据中心技术领域，尤其涉及一种用于为数据中心供电的供电系统及供电方法。
相关背景技术
[0002] 传统数据中心采用2N的数据中心供电方案，市电利用率最大为50％，导致大量的市电被空置，造成电力资源浪费，并且平时还需要花费大量的容量购置费。
具体实施方式
[0032] 这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本说明书相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本说明书的一些方面相一致的装置和方法的例子。
[0033] 在本说明书使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本说明书。在本说明书和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
[0034] 应当理解，尽管在本说明书可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种信息，但这些信息不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的信息彼此区分开。例如，在不脱离本说明书范围的情况下，第一信息也可以被称为第二信息，类似地，第二信息也可以被称为第一信息。取决于语境，如在此所使用的词语“如果”可以被解释成为“在……时”或“当……时”或“响应于确定”。
[0035] 参见图1所示，传统数据中心采用2N的数据中心供电方案。以三个数据中心为例，假设每个数据中心的用电量为10MVA(兆伏安)，那么采用两路市电供电，每路市电需要达到30MVA市电容量，总共需要引入60MVA的市电总容量才能满足三个10MVA用电量的数据中心的用电要求。这种供电方案的不足之处是，为了保证数据中心的供电可靠性，需要大量的外市电作为备用，每一路外市电都能承担整个数据中心正常运行所需的电量(即30MVA电容量)，市电的最大利用率只有50％，从而导致市电利用率低，导致电力资源浪费，由此需要花费大量的市电容量费。
[0036] 本说明书提出一种用于为多个数据中心供电的供电系统及供电方法，能够减少所需供电能源的容量，节约成本。下面结合附图，对本说明书的供电系统及供电方法进行详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施方式中的特征可以相互组合。
[0037] 本说明书实施例提供一种供电系统，用于对多个数据中心的负载供电，互联网数据中心通常是指具备大规模的场地及机房设施，高速可靠的内外部网络环境，系统化的监控支持手段等一系列条件的主机存放环境。所述数据中心包括两个输入端，所述供电系统包括：与所述数据中心数量对应的多个供电电路，所述供电电路包括一个输入端和两个输出端，每个所述供电电路的输入端与不同的供电能源连接，所述供电电路的两个输出端与不同数据中心的输入端连接。在本实施例中，所述供电能源为市电，以下实施例中均以供电能源为市电为例进行说明。当然，在其他例子中，所述供电能源也可以是可再生能源、风电发电能源、水力发电、光伏发电能源等，本说明书对此不作限定。
[0038] 由以上技术方案可见，本说明书的供电系统，通过增加供电电路的数量，使得每一路外市电只需要给两个不同数据中心的负载进行供电，而不必承担全部数据中心正常运行所需的电量。这样，在需要保证同样供电容量的情况下，可以减少所用市电的市电容量，进而减少数据中心供电系统的TCO(总所有成本，Total Cost of Ownership)。
[0039] 在一可选的实施方式中，本说明书的供电系统还包括连接于所述数据中心的两个输入端之间的母联开关。可以理解的，数据中心的两个输入端是用于连接不同供电电路的输出端的，也就是说数据中心是采用双路供电电路进行供电，通过在数据中心的两个输入端之间设置母联开关，以实现数据中心的双路供电电路之间完成母联连接，这样，当任何一路供电电路发生掉电后都能通过母联开关将双路供电电路进行母联以实现数据中心的正常供电。
[0040] 参见图2所示，在一可选的实施方式中，多个数据中心包括第一数据中心70、第二数据中心80以及第三数据中心90三个相互独立并且规模相同的数据中心，多个供电电路包括与数据中心数量对应的第一供电电路10、第二供电电路20以及第三供电电路30三个供电电路。
[0041] 其中，所述第一供电电路10的输入端11与第一市电连接，所述第一供电电路10的第一输出端12与所述第一数据中心70的第一输入端71连接，所述第一供电电路10的第二输出端13与所述第三数据中心90的第一输入端91连接。
[0042] 所述第二供电电路20的输入端21与第二市电连接，所述第二供电电路20的第一输出端22与所述第一数据中心70的第二输入端72连接，所述第二供电电路20的第二输出端23与所述第二数据中心80的第一输入端81连接。
[0043] 所述第三供电电路30的输入端31与第三市电连接，所述第三供电电路30的第一输出端32与所述第二数据中心80的第二输入端82连接，所述第三供电电路30的第二输出端33与所述第三数据中心90的第二输入端92连接。
[0044] 进一步地，所述第一供电电路10的输入端11与所述第一市电之间设有第一变压器T1，第一变压器T1用于将所述第一市电输入的电能进行降压后提供给所述第一供电电路10。所述第一供电电路10的输入端与所述第一变压器T1之间设有第一开关器件K1。所述第一供电电路10的第一输出端12与所述第一数据中心70之间设有第四开关器件K4，所述第一供电电路10的第二输出端13与所述第三数据中心90之间设有第五开关器件K5。
[0045] 所述第二供电电路20的输入端21与所述第二市电之间设有第二变压器K2，第二变压器K2用于将所述第二市电输入的电能进行降压后提供给所述第二供电电路20。所述第二供电电路20的输入端21与所述第二变压器T2之间设有第二开关器件K2。所述第二供电电路20的第一输出端22与所述第一数据中心70之间设有第六开关器件K6，所述第二供电电路20的第二输出端23与所述第二数据中心80之间设有第七开关器件K7。
[0046] 所述第三供电电路30的输入端31与所述第三市电之间设有第三变压器T3，第三变压器T3用于将所述第三市电输入的电能进行降压后提供给所述第三供电电路30。所述第三供电电路30的输入端31与所述第三变压器T3之间设有第三开关器件K3。所述第三供电电路30的第一输出端32与所述第二数据中心80之间设有第八开关器件K8，所述第三供电电路30的第二输出端33与所述第一数据中心70之间设有第九开关器件K9。
[0047] 其中，需要说明的是，第一市电、第二市电以及第三市电通常情况均为110KV的市电，变压器第一变压器T1、第二变压器T2以及第三变压器T3的作用是将对应的市电输入的电压降压为10kV电压，可以理解为第一变压器T1、第二变压器T2以及第三变压器T3分别代表三个独立的10kV变电站。
[0048] 在本实施例中，第一开关器件K1～第九开关器件K9均采用断路器，当对应的供电电路发生严重的过载或者短路及欠压等故障时能自动切断电路，进而对各供电电路起到保护作用。
[0049] 假设每个数据中心的用电量为10MVA，第一市电、第二市电以及第三市电均为110KV的市电，第一变压器T1、第二变压器T2以及第三变压器T3均可以将110KV的市电降压到10KV电压，然后传输给对应的第一供电电路10、第二供电电路20以及第三供电电路30。数据中心内部还可以设置变压器T4，用于将对应的供电电路传输的10KV电压降压到低压电压(例如380V)以供对负载供电。
[0050] 在每一路市电均正常的情况下，第一数据中心70的第一输入端71通过第一供电电路10引入第一市电的电能，第一数据中心70的第二输入端72通过第二供电电路20引入第三市电的电能，第一市电和第二市电各自只需要承担5MVA的电量即可满足第一数据中心70的用电量。
[0051] 第二数据中心80的第一输入端81通过第二供电电路20引入第二市电的电能，第二数据中心80的第二输入端82通过第三供电电路30引入第三市电的电能，第二市电和第三市电各自只需要承担5MVA的电量即可满足第二数据中心80的用电量。
[0052] 第三数据中心90的第一输入端91通过第一供电电路10引入第一市电的电能，第三数据中心90的第二输入端92通过第三供电电路30引入第三市电的电能，第一市电和第三市电各自只需要承担5MVA的电量即可满足第三数据中心90的用电量。
[0053] 也就是说，第一市电、第二市电以及第三市电均正常的情况下，每一路市电只需要达到10MV市电容量，总共需要引入30MVA的市电总容量就能满足三个10MVA用电量的数据中心的用电要求。
[0054] 参见图3所示，考虑到任意一路市电都有可能发生故障，供电系统还可以包括连接在每个数据中心内的两个输入端之间的母联开关K10。结合图2的实施例，那么所述第一数据中心70、第二数据中心80以及第三数据中心90各自的两个输入端之间均设有一个母联开关K10，并能够通过各自的母联开关K10实现母联连接。可以通过该数据中心内部的母联开关K10将对应该数据中心的双路供电电路进行母联连接，这样能够提高供电可靠性。此时另外两路市电需要各自达到15MVA市电容量，才能够满足三个10MVA用电量的数据中心。那么每路市电都需要达到15MVA市电容量，总共需要引入45MVA的市电总容量才能在其中任意一路市电发生故障时仍能满足三个10MVA用电量的数据中心的用电要求，正常运行下市电的最大利用率约为66.7％。通过母联开关将数据中心内部的双路供电电路进行母联连接，在降低了市电容量保证安全性的同时也能够保证供电需求的可靠性，从而当任一路市电发生断电，数据中心依然能够正常运行。
[0055] 下面结合附图，以数据中心的数量为三个，每个数据中心的用电量为10MVA，每路市电的市电容量为15MVA为例，对本说明书的供电系统的各种工作情景进行详细介绍。
[0056] 参见图4所示，是第一市电、第二市电以及第三市电均供电正常的情况下供电系统的工作情景，此工作情景下第一开关器件K1～第九开关器件K9均处于导通状态。
[0057] 第一数据中心70的第一输入端71通过第一供电电路10引入第一市电的电能，第一数据中心70的第二输入端72通过第二供电电路20引入第三市电的电能，形成双路供电电路，第一数据中心70内部的母联开关K10可以断开。第一市电和第二市电各自只需要承担5MVA的电量即可满足第一数据中心70的用电量。
[0058] 第二数据中心80的第一输入端81通过第二供电电路20引入第二市电的电能，第二数据中心80的第二输入端82通过第三供电电路30引入第三市电的电能，形成双路供电电路，第二数据中心80内部的母联开关K10可以断开。第二市电和第三市电各自只需要承担5MVA的电量即可满足第二数据中心80的用电量。
[0059] 第三数据中心90的第一输入端91通过第一供电电路10引入第一市电的电能，第三数据中心90的第二输入端92通过第三供电电路30引入第三市电的电能，形成双路供电电路，第三数据中心90内部的母联开关K10可以断开。第一市电和第三市电各自只需要承担5MVA的电量即可满足第三数据中心90的用电量。
[0060] 因此，第一市电、第二市电以及第三市电的用电量均为10MVA，市电的最大利用率可以达到67％。
[0061] 参见图5所示，是第一市电发生掉电，第二市电和第三市电供电正常的情况下供电系统的工作情景，此工作情景下第一市电一侧的开关器件全部断开，即第一开关器件K1、第四开关器件K4以及第五开关器件K5处于断开状态。第二市电和第三市电一侧的开关器件全部导通，即第二开关器件K2、第三开关器件K3、第六开关器件K6～第九开关器件K9处于导通状态。
[0062] 第一数据中心70的第二输入端72通过第二供电电路20引入第二市电的电能，第一数据中心70的第一输入端71无法通过第一供电电路10引入第一市电的电能，此时可以将第一数据中心70内部的母联开关K10导通，使第一数据中心70的第一输入端71通过第二供电电路20引入第二市电的电能，进而使第一数据中心70的末端设备的主备路仍然能保证同时有市电供电。
[0063] 第二数据中心80的第一输入端81通过第二供电电路20引入第二市电的电能，第二数据中心80的第二输入端82通过第三供电电路30引入第三市电的电能，形成双路供电电路，第二数据中心80内部的母联开关K10可以断开。
[0064] 第三数据中心90的第二输入端92通过第三供电电路30引入第三市电的电能，第三数据中心90的第一输入端91无法通过第一供电电路10引入第一市电的电能，此时可以将第三数据中心90内部的母联开关K10导通，使第三数据中心90的第一输入端91通过第三供电电路30引入第三市电的电能，进而使第三数据中心90的末端设备的主备路仍然能保证同时有市电供电。
[0065] 如果第二市电和第三市电中的任一者继续发生故障，则可以通过启动柴油发电机来保障数据中心的正常运行。
[0066] 参见图6所示，是第二市电发生掉电，第一市电和第三市电供电正常的情况下供电系统的工作情景，此工作情景下第二市电一侧的开关器件全部断开，即第二开关器件K2、第六开关器件K6以及第七开关器件K7处于断开状态。第一市电和第三市电一侧的开关器件全部导通，即第一开关器件K1、第三开关器件K3～第五开关器件K5、第八开关器件K8以及第九开关器件K9处于导通状态。
[0067] 第一数据中心70的第一输入端71通过第一供电电路10引入第一市电的电能，第一数据中心70的第二输入端72无法通过第二供电电路20引入第二市电的电能，此时可以将第一数据中心70内部的母联开关K10导通，使第一数据中心70的第二输入端72通过第一供电电路10引入第一市电的电能，进而使第一数据中心70的末端设备的主备路仍然能保证同时有市电供电。
[0068] 第二数据中心80的第二输入端82通过第三供电电路30引入第三市电的电能，第二数据中心80的第一输入端81无法通过第二供电电路20引入第二市电的电能，此时可以将第二数据中心80内部的母联开关K10导通，使第二数据中心80的第一输入端81通过第三供电电路30引入第三市电的电能，进而使第二数据中心80的末端设备的主备路仍然能保证同时有市电供电。
[0069] 第三数据中心90的第一输入端91通过第一供电电路10引入第一市电的电能，第三数据中心90的第二输入端92通过第三供电电路30引入第三市电的电能，形成双路供电电路，第三数据中心90内部的母联开关K10可以断开。
[0070] 如果第一市电和第三市电中的任一者继续发生故障，则可以通过启动柴油发电机来保障数据中心的正常运行。
[0071] 参见图7所示，是第三市电发生掉电，第一市电和第二市电供电正常的情况下供电系统的工作情景，此工作情景下第三市电一侧的开关器件全部断开，即第三开关器件K3、第八开关器件K8以及第九开关器件K9处于断开状态。第一市电和第二市电一侧的开关器件全部导通，即第一开关器件K1、第二开关器件K2、第四开关器件K4～第七开关器件K7处于导通状态。
[0072] 第一数据中心70的第一输入端71通过第一供电电路10引入第一市电的电能，第一数据中心70的第二输入端72通过第二供电电路20引入第二市电的电能，形成双路供电电路，第一数据中心70内部的母联开关K10可以断开。
[0073] 第二数据中心80的第一输入端81通过第二供电电路20引入第二市电的电能，第二数据中心80的第二输入端82无法通过第三供电电路30引入第三市电的电能，此时可以将第二数据中心80内部的母联开关K10导通，使第二数据中心80的第二输入端82通过第二供电电路20引入第二市电的电能，进而使第二数据中心80的末端设备的主备路仍然能保证同时有市电供电。
[0074] 第三数据中心90的第一输入端91通过第一供电电路10引入第一市电的电能，第三数据中心90的第二输入端92无法通过第三供电电路30引入第三市电的电能，此时可以将第三数据中心90内部的母联开关K10导通，使第三数据中心90的第二输入端92通过第一供电电路10引入第一市电的电能，进而使第三数据中心90的末端设备的主备路仍然能保证同时有市电供电。
[0075] 如果第一市电和第二市电中的任一者继续发生故障，则可以通过启动柴油发电机来保障数据中心的正常运行。
[0076] 本说明书实施例还提供一种应用于上述实施例和实施方式中所述的供电系统的供电方法，所述供电方法包括：当任一所述供电能源发生故障时，与该供电能源对应连接的数据中心的两个输入端之间的母联开关导通，以通过其他供电能源为该数据中心提供电能。在本实施例中，所述供电能源为市电，以下实施例中均以供电能源为市电为例进行说明。当然，在其他例子中，所述供电能源也可以是可再生能源、风电发电能源、水力发电、光伏发电能源等，本说明书对此不作限定。
[0077] 由以上技术方案可见，本说明书的供电方法，通过增加供电电路的数量，使得每一路外市电只需要给两个不同数据中心的负载进行供电，而不必承担全部数据中心正常运行所需的电量。这样，在需要保证同样供电容量的情况下，可以减少所用市电的市电容量，进而减少数据中心供电系统的TCO。
[0078] 结合图2所示，在一可选的实施方式中，多个数据中心包括第一数据中心70、第二数据中心80以及第三数据中心90三个相互独立并且规模相同的数据中心，多个供电电路包括与数据中心数量对应的第一供电电路10、第二供电电路20以及第三供电电路30三个供电电路。
[0079] 其中，所述第一供电电路10的输入端11与第一市电连接，所述第一供电电路10的第一输出端12与所述第一数据中心70的第一输入端71连接，所述第一供电电路10的第二输出端13与所述第三数据中心90的第一输入端91连接。
[0080] 所述第二供电电路20的输入端21与第二市电连接，所述第二供电电路20的第一输出端22与所述第一数据中心70的第二输入端72连接，所述第二供电电路20的第二输出端23与所述第二数据中心80的第一输入端81连接。
[0081] 所述第三供电电路30的输入端31与第三市电连接，所述第三供电电路30的第一输出端32与所述第二数据中心80的第二输入端82连接，所述第三供电电路30的第二输出端33与所述第三数据中心90的第二输入端92连接。
[0082] 在此应用场景中，所述供电方法包括：结合图5所示，当所述第一市电发生故障时，第一数据中心70的第二输入端72通过第二供电电路20引入第二市电的电能，第一数据中心70的第一输入端71无法通过第一供电电路10引入第一市电的电能，此时可以将所述第一数据中心70的两个输入端之间的母联开关导通，使第一数据中心70的第一输入端71通过第二供电电路20引入第二市电的电能，以通过所述第二市电为其提供电能，进而使第一数据中心70的末端设备的主备路仍然能保证同时有市电供电。
[0083] 第三数据中心90的第二输入端92通过第三供电电路30引入第三市电的电能，第三数据中心90的第一输入端91无法通过第一供电电路10引入第一市电的电能，此时可以将所述第三数据中心90的两个输入端之间的母联开关导通，使第三数据中心90的第一输入端91通过第三供电电路30引入第三市电的电能，以通过所述第三市电为其提供电能，进而使第三数据中心90的末端设备的主备路仍然能保证同时有市电供电。
[0084] 结合图6所示，当所述第二市电发生故障时，第一数据中心70的第一输入端71通过第一供电电路10引入第一市电的电能，第一数据中心70的第二输入端72无法通过第二供电电路20引入第二市电的电能，此时可以将所述第一数据中心70的两个输入端之间的母联开关导通，使第一数据中心70的第二输入端72通过第一供电电路10引入第一市电的电能，以通过所述第一市电为其提供电能，进而使第一数据中心70的末端设备的主备路仍然能保证同时有市电供电。
[0085] 第二数据中心80的第二输入端82通过第三供电电路30引入第三市电的电能，第二数据中心80的第一输入端81无法通过第二供电电路20引入第二市电的电能，此时可以将所述第二数据中心80的两个输入端之间的母联开关导通，使第二数据中心80的第一输入端81通过第三供电电路30引入第三市电的电能，以通过所述第三市电为其提供电能，进而使第二数据中心80的末端设备的主备路仍然能保证同时有市电供电。
[0086] 结合图7所示，当所述第三市电发生故障时，第二数据中心80的第一输入端81通过第二供电电路20引入第二市电的电能，第二数据中心80的第二输入端82无法通过第三供电电路30引入第三市电的电能，此时可以将所述第二数据中心80的两个输入端之间的母联开关导通，使第二数据中心80的第二输入端82通过第二供电电路20引入第二市电的电能，以通过所述第二市电为其提供电能，进而使第二数据中心80的末端设备的主备路仍然能保证同时有市电供电。
[0087] 第三数据中心90的第一输入端91通过第一供电电路10引入第一市电的电能，第三数据中心90的第二输入端92无法通过第三供电电路30引入第三市电的电能，此时可以将所述第三数据中心90的两个输入端之间的母联开关导通，使第三数据中心90的第二输入端92通过第一供电电路10引入第一市电的电能，以通过所述第一市电为其提供电能，进而使第三数据中心90的末端设备的主备路仍然能保证同时有市电供电。
[0088] 本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明创造后，将容易想到本说明书的其它实施方案。本说明书旨在涵盖本说明书的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本说明书的一般性原理并包括本说明书未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本说明书的真正范围和精神由下面的权利要求指出。
[0089] 还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0090] 以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并不用以限制本说明书，凡在本说明书的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书保护的范围之内。
