Máy phân tích năng lượng trong bối cảnh nhu cầu về máy chủ dữ liệu và trung tâm dữ liệu tăng vọt - ý nghĩa quan trọng của việc đo công suất chính xác:

Khối lượng dữ liệu tăng theo cấp số nhân khi quá trình số hóa tiến triển với tốc độ nhanh, thúc đẩy nhu cầu ngày càng tăng của các trung tâm dữ liệu và mở rộng hơn nữa vai trò của họ trong cơ sở hạ tầng lưu trữ dữ liệu. Đồng thời, việc tăng cường các quy định về bảo vệ khí hậu và các yêu cầu tiết kiệm tài nguyên cũng đặt ra thách thức kép: một mặt là nâng cao hiệu suất của cơ sở hạ tầng CNTT một cách toàn diện và mặt khác là hiệu quả năng lượng của nó. Thách thức này bao gồm việc cung cấp điện cho toàn bộ trung tâm dữ liệu, phân phối điện cho các phòng máy riêng lẻ, cho đến cấp độ máy chủ và thành phần, ảnh hưởng đến cả nhà sản xuất thành phần và bên vận hành trung tâm dữ liệu. Trong bối cảnh này, các phép đo công suất chính xác ngày càng trở nên quan trọng và trở thành yếu tố cốt lõi để đảm bảo hiệu quả năng lượng, độ tin cậy hoạt động và tính khả thi về kinh tế. Để đáp ứng nhu cầu này, chúng tôi cung cấp các thiết bị và giải pháp đo lường phù hợp với nhu cầu của ngành.

Patrick Fuchs, Giám đốc Phát triển Kinh doanh, ZES ZIMMER Electronic Systems GmbH

Báo cáo mới nhất cho thấy nhu cầu về trung tâm dữ liệu sẽ tiếp tục tăng vào năm 2025. Theo JLL Research, việc xây dựng các trung tâm dữ liệu với tổng tải kết nối 10GW sẽ bắt đầu trên toàn thế giới, với 7GW dự kiến sẽ được hoàn thành trong năm nay. Điều này đã tạo ra một nhu cầu lớn về cung cấp năng lượng, trong khi vẫn tuân thủ các mục tiêu bảo vệ khí hậu toàn cầu và cam kết bảo tồn tài nguyên. Mặc dù các cuộc thảo luận về các nguồn năng lượng vẫn còn gây tranh cãi, ngành công nghiệp nói chung đồng ý với sự cần thiết phải nâng cao hiệu quả năng lượng của các trung tâm dữ liệu. Bài viết này sẽ đi sâu vào chủ đề quan trọng này và phân tích các lĩnh vực ứng dụng cốt lõi mà các phép đo công suất và năng lượng chính xác có thể đáp ứng hiệu quả các thách thức về tiêu thụ năng lượng của các trung tâm dữ liệu hiện đại liên quan đến quy định, kinh tế và môi trường.

Nguồn điện và hệ thống nguồn điện liên tục cho máy chủ dữ liệu: Hiệu quả năng lượng tập trung

Nguồn điện máy chủ bao gồm các mức công suất thấp đến cao đóng một vai trò quan trọng trong việc xác định mức tiêu thụ năng lượng, tản nhiệt và chi phí vận hành của trung tâm dữ liệu. Thiết kế ngày càng nhỏ gọn thúc đẩy mật độ hệ thống cao hơn và tăng độ tin cậy thông qua các đơn vị nguồn dự phòng. Do đó, các nhà khai thác trung tâm dữ liệu ngày càng có xu hướng áp dụng các kế hoạch cung cấp năng lượng đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu quả năng lượng cao.

Tại Hoa Kỳ, chứng nhận ENERGY STAR ENERGY STAR về môi trường quy định rằng nguồn điện máy chủ phải đáp ứng ít nhất 80 PLUS Silver Certified. Để duy trì công nghệ tiên tiến, các nhà sản xuất điện liên tục đổi mới công nghệ điện tử công suất để đạt được hoặc vượt qua các chứng nhận cấp cao hơn như 80 PLUS Titanium P, với hiệu suất cao nhất lên đến 96% dưới tải 50%.

Để đáp ứng nhu cầu đo lường hiệu quả trong giai đoạn phát triển và thử nghiệm, chúng tôi cung cấp dòng máy phân tích độ chính xác cao LMG600 được sử dụng rộng rãi để đánh giá, tối ưu hóa và xác minh hiệu quả năng lượng của các sản phẩm cung cấp điện. Tập trung vào việc đánh giá mối quan hệ giữa đầu vào và công suất đầu ra trong các điều kiện tải khác nhau trong thử nghiệm. Sơ đồ để thực hiện các phép đo hiệu quả của nguồn điện máy chủ bằng máy phân tích năng lượng LMG641 như được hiển thị trong hình dưới đây.

Để đáp ứng nhu cầu của các đối tượng đo lường khác nhau về độ chính xác, băng thông, tỷ lệ lấy mẫu, đo đồng bộ băng thông hẹp và băng thông rộng, chúng tôi cung cấp các kênh đo hiệu suất cao sau đây:

☆ Kênh LMG600 B: Thích hợp cho phép đo phổ quát, độ chính xác ± (0,05% số đọc+0,02% phạm vi), băng thông 500 kHz, tốc độ lấy mẫu 150 kS/s

☆ Kênh LMG600 S: Thích hợp cho phép đo băng thông rộng có độ chính xác cao và tối ưu hóa độ chính xác DC, độ chính xác ± (0,015% số đọc+0,01% phạm vi), băng thông 10 MHz, tốc độ lấy mẫu 1,21 MS/s

Máy phân tích năng lượng dòng LMG600 hỗ trợ cấu hình mô-đun các kênh này, phù hợp với các phép đo một pha hoặc đa pha, phạm vi đo lên đến 32 A (rms) và 1000 V (rms).

Đối với các ứng dụng dòng điện cao, chúng tôi cung cấp cảm biến dòng điện chính xác cao PCT, hỗ trợ hàng ngàn phép đo, phù hợp để đánh giá hiệu quả năng lượng của nguồn điện cao và pin UPS dung lượng lớn.

Đảm bảo máy chủ dữ liệu tuân thủ các quy định - Con đường tuân thủ LMG Test Suite

Các chính phủ và các tổ chức khu vực đặt ra các mục tiêu hiệu quả năng lượng ở cấp quốc gia hoặc EU, thúc đẩy các tiêu chuẩn và quy định phù hợp với các Mục tiêu Phát triển Bền vững của địa phương. Các trung tâm dữ liệu và máy chủ phải hoạt động trong điều kiện tiết kiệm năng lượng và thân thiện với khí hậu nhất có thể để đảm bảo tuân thủ. Ví dụ: Liên minh châu Âu yêu cầu các máy chủ dữ liệu được cài đặt phải có Tuyên bố Tuân thủ CE tuân thủ Tiêu chuẩn EMC (EN/IEC 61000-3) và Tiêu chuẩn Đo lường Tiêu thụ Năng lượng (EN 50564).

Để đảm bảo tuân thủ chứng nhận, một thử nghiệm đáng tin cậy phải được thực hiện. Phần mềm LMG Test Suite mà chúng tôi cung cấp cho máy phân tích năng lượng LMG600 có thể được kiểm tra tuân thủ ở đầu PC để đánh giá các thông số chính bao gồm hài hòa, hệ số công suất, dao động điện áp và tiêu thụ điện năng chờ:

EN/IEC 61000-3-2/-12 (giới hạn hài hòa)

EN/IEC 61000-3-3/-11 (dao động điện áp và nhấp nháy)

IEC 62301/EN 50564 (tiêu thụ điện năng chờ)

Máy phân tích công suất LMG600 đáp ứng các tiêu chuẩn sóng hài (EN/IEC 61000-4-7) và thử nghiệm nhấp nháy (EN/IEC 61000-4-15). Đồng thời, để kiểm tra tuân thủ, chúng tôi cung cấp các kênh đo lường chuyên dụng có độ chính xác cao:

☆ Kênh LMG600 C: Được thiết kế đặc biệt để kiểm tra tuân thủ 50/60Hz, độ chính xác ± (0,03% số đọc+0,01% phạm vi), băng thông 10 kHz, tốc độ lấy mẫu 150 kS/s

Tối ưu hóa hiệu suất năng lượng hệ thống trong hoạt động máy chủ: Điểm chuẩn SPECpower

Để xử lý một lượng lớn dữ liệu một cách nhanh chóng và đáng tin cậy, các máy chủ thường có cấu trúc CPU đa lõi. Khi tải tính toán thay đổi, hiệu quả năng lượng thay đổi, dẫn đến hiệu quả năng lượng của toàn bộ hệ thống dao động theo chế độ hoạt động. Hiệu suất năng lượng thường được biểu thị bằng hiệu suất của hệ thống trên mỗi watt điện năng tiêu thụ, hiệu suất trên mỗi watt (Performance per Watt).

Để liên tục tối ưu hóa hiệu quả hoạt động của hệ thống, người quản lý trung tâm dữ liệu cần lựa chọn và xác minh phần cứng máy chủ dựa trên các đặc tính tải, nâng cao tỷ lệ tiêu thụ năng lượng hiệu suất trung bình trong chu kỳ làm việc thực tế. Để đạt được mục tiêu này, Ủy ban SPECpower, một bộ phận của Tập đoàn Đánh giá Hiệu suất Tiêu chuẩn SPEC (Standard Performance Evaluation Corporation), đã đưa ra điểm chuẩn SPECpower_ssj2008 để đánh giá hiệu suất năng lượng của máy chủ theo các tải khác nhau.

Máy phân tích năng lượng dòng LMG600 của ZES ZIMMER là một trong những thiết bị được chứng nhận SPEC. Một sơ đồ được thiết lập dưới đây cho các phép đo đại diện.

Kết quả điểm chuẩn LMG611 có thể được sử dụng làm cơ sở đánh giá mức hiệu quả năng lượng hiện tại để báo cáo cho các cơ quan quản lý quốc gia. Ở Đức và trên toàn Liên minh châu Âu, kết quả này đặc biệt áp dụng cho việc kê khai bắt buộc về mức tiêu thụ năng lượng của trung tâm dữ liệu, được gọi là Hệ thống đăng ký hiệu quả năng lượng của trung tâm dữ liệu. Với điểm chuẩn SPECpower và máy phân tích năng lượng dòng LMG600 của chúng tôi, các nhà khai thác trung tâm dữ liệu có một bộ giải pháp đo lường đã được chứng minh đáp ứng hiệu quả các yêu cầu tuân thủ quy định khác nhau.

Biến áp hiệu quả cao: Nâng PUE bằng cách giảm tiêu thụ điện năng

Tải trọng trong trung tâm dữ liệu thường thể hiện các tính năng phi tuyến tính (ví dụ: máy chủ, đơn vị phân phối PDU, bộ biến tần, v.v.), thách thức các máy biến áp truy cập vào lưới điện. Nếu dòng điện hài không được ức chế hiệu quả, tốc độ tải của máy biến áp tăng lên và hiệu quả hoạt động giảm, ảnh hưởng đến chỉ số hiệu quả năng lượng quan trọng PUE (Power Usage Effectiveness) của trung tâm dữ liệu.

Việc tăng công suất máy biến áp một cách mù quáng không phải là một cách khả thi về mặt kinh tế và thay vào đó sẽ làm tăng tổn thất không tải. Do đó, các quy định như DOE 2016 (Bộ Năng lượng Hoa Kỳ) và Chỉ thị Thiết kế Sinh thái của Liên minh Châu Âu (Ecodesign Tier 2) đã quy định sự cần thiết của các máy biến áp hiệu quả cao (chẳng hạn như lõi sắt hợp kim vô định hình, có khả năng chịu được sóng hài K-13). Các máy biến áp này có thể đạt hiệu quả hơn 99,5% trong phạm vi tải 50% -75% và ức chế hiệu quả sóng hài.

Mức tiêu thụ điện năng thấp như vậy đặt ra yêu cầu cao đối với thiết bị thử nghiệm. Máy phân tích LMG671 của ZES ZIMMER (kết hợp với kênh A hoặc S) cung cấp độ chính xác đo lường, băng thông và khả năng phân tích hài hòa cần thiết. Ngoài ra, giao diện PSI của nó có thể kết nối với cảm biến nhiệt độ, bù trôi nhiệt độ (để đo tổn thất đồng) trong thử nghiệm ngắn mạch biến áp và tự động xử lý quy trình thử nghiệm thông qua trình soạn thảo kịch bản tích hợp.

Chúng tôi cũng cung cấp cảm biến dòng điện và điện áp có độ chính xác cao (chẳng hạn như cảm biến dòng PCT và bộ chia điện áp cao HST), hỗ trợ mở rộng đo công suất từ hàng trăm kVA đến nhiều MVA

kết luận

Trong bối cảnh các trung tâm dữ liệu và máy chủ ngày càng tiêu thụ năng lượng ngày càng tăng và các quy định ngày càng khắt khe, các phép đo công suất chính xác đã trở thành một yếu tố quan trọng trong việc nâng cao hiệu quả năng lượng của hệ thống và tuân thủ. Bằng cách sử dụng máy phân tích năng lượng dòng LMG600 của ZES ZIMMER và các phụ kiện đi kèm, các nhà sản xuất và phát triển nguồn điện, đơn vị phân phối điện và máy biến áp hiệu quả cao có thể tối ưu hóa hiệu suất và xác minh hiệu quả năng lượng dựa trên các phép đo chính xác.

Từ các bài kiểm tra tuân thủ theo các tiêu chuẩn như 80 PLUS, ENERGY STAR, DOE 2016 đến EU Ecodesign để đánh giá hiệu quả năng lượng được chuẩn hóa SPECpower, nền tảng thử nghiệm của chúng tôi cung cấp cho các nhà khai thác trung tâm dữ liệu một giải pháp toàn diện để tối ưu hóa hiệu quả hoạt động của máy chủ và thực hiện trách nhiệm yêu cầu tiêu thụ năng lượng.

Sự kết hợp giữa máy phân tích năng lượng dòng LMG600 và phần mềm LMG Test Suite không chỉ đảm bảo đáp ứng các tiêu chuẩn hiệu quả năng lượng mà còn hỗ trợ mạnh mẽ cho sự phát triển của trung tâm dữ liệu theo hướng xanh, bền vững và kinh tế.