用于数据中心备用的二级电池解决方案制造技术

公开了用于数据中心备用的二级电池解决方案。本发明专利技术涉及包括备用电源的方法、系统和装置。在一个方面，一种方法包括提供多个第一电池设备，每个第一电池设备相应地电耦合到多个服务器机架中的相应服务器机架，并且具有针对电力异常向相应机架提供电力长达第一持续时间的相应容量。提供第二电池设备，第二电池设备电耦合到所述多个服务器机架，具有针对电力异常向所述多个相应服务器机架提供电力长达第二持续时间的容量，其中所述第二持续时间长于所述第一持续时间。电力异常是主电力从额定电源电压和频率中的一个或多个偏离。

【技术实现步骤摘要】
用于数据中心备用的二级电池解决方案
本申请文件涉及备用电源。
技术介绍
提供商经常使用数据中心设施来向用户提供互联网服务。数据中心(例如服务器群组)通常包含数千个服务器处理设备。在数据中心内，处理设备布置在机架中，并且每个机架可以包含数十个服务器。假设单个机架所需的功率可能在50kW的数量级，并且在数据中心中可能有数百个机架，则数据中心需要数兆瓦级的功率需求并不罕见。数据中心设施根据使用特定数据中心的企业的停机时间成本、数据中心的拥有成本以及其他因素在关键级别上变化。通常，数据中心设施包括冗余电力系统，以在电力异常(例如，公用事业提供方断电，不稳定的公用事业电力等)的情况下向服务器提供电力。数据中心设施在电力异常期间利用机架内电池和柴油发电机提供备用电力。机架内电池的尺寸尽可能小以覆盖短持续时间的电力异常，并使电池的成本和尺寸最小化。柴油发电机设计成用于为更长持续时间的电力异常提供电力。确定在电力异常期间由哪个电源提供电力是取决于电力异常的持续时间。
技术实现思路
一般来说，本申请文件中描述的主题的一个创新方面可以体现在包括以下动作的方法中：提供多个第一电池设备，每个第一电池设备相应地电耦合到多个服务器机架中的相应服务器机架，并且具有针对电力异常向相应机架提供电力长达第一持续时间的相应容量。提供第二电池设备，第二电池设备电耦合到所述多个服务器机架，并且具有针对电力异常向所述多个相应服务器机架提供电力长达第二持续时间的容量，其中所述第二持续时间长于所述第一持续时间。电力异常是主电力从额定电源电压和频率中的一个或多个偏离。该方面的其他实施例包括被配置成可执行该方法的在计算机存储设备上编码的对应系统、装置和计算机程序。可实施本申请文件中描述主题的特定实施例来实现以下优点中的一个或多个。公用事业等级的二级电池用清洁能源为数据中心提供电力。可以根据历史电力异常数据来确定第二级电池的容量。根据历史电力异常数据来确定第二级电池容量使得能够充分地设定电池尺寸，从而减小成本和未使用的资源。通常，第二级电池不需要启动时间。因此，第二级电池能够接近瞬时提供电力，从而相对于备用柴油发电机所需的容量，机架电池的容量能被降低。利用第二级电池还可以提供零排放解决方案，用于提供长期备用电力。运行柴油发电机来提供补充负载包括在柴油发电机运行期间将污染物排放到空气中。在高峰需求期间，公用事业等级的电池系统可以将电力反向提供给电力网以实现额外的成本节省。此外，公用事业等级的电池系统可以通过提供补充电力来将电力反向提供给电力网用于电力网频率调节，以校正电力网频率失衡。最后，因为柴油发电机系统尺寸必须针对数据中心的峰值容量而制定，而不考虑可能的停电持续时间，所以柴油发电机系统常常被设计过度，在其中只要有可用的燃料，柴油发电机就可以提供电力。然而，基于历史停电和持续时间的公用事业等级电池的尺寸制定使得公用事业等级的电池的容量能够适应数据中心特定的和可能的需要，这降低了与系统相关联的成本，所述系统在其他情况下浪费了不太可能被用于特定数据中心的容量。参考附图，在下文中，陈述本申请文件描述的该主题的一个或多个实施例的细节。根据说明书、附图和权利要求，该主题的其他特征、方面和优点将变得清楚易懂。附图说明图1是示出具有并入的二级电池系统的数据中心设施的框图；图2是描述用于操作二级电池系统的过程的流程图；图3是描述用于确定电池设备的第二持续时间和容量的过程的流程图；图4是描述用于从公用事业去除负载并从二级电池系统提供补充电力的过程的流程图；各个附图中相同的参考标记和名称指示相同的元件。具体实施方式系统提供了备用电力系统，该备用电力系统包括响应于电力异常而对负载(例如，工业负载，数据中心，服务器机架等)供电达各种持续时间的二级电池系统。通常，第一级电池能够针对较短持续时间(例如，1分钟，5分钟，10分钟等)的电力异常提供电力。第二级电池设备可向负载提供电力长达比第一级电池支持的持续时间长的电力异常持续时间(例如，1小时，3小时，1天等)，所述第二级电池设备可以是具有数兆瓦容量的公用事业等级(utilitygrade)电池。该系统使第二电池能够在第一电池的电力容量用尽之前向负载提供电力。因此，系统被配置为在不中断向负载提供电力的情况下向负载提供备用电力。可以通过维护异常历史数据库来生成电力异常简档。异常历史数据库可以包括关于系统经历的每个历史电力异常的持续时间的信息。第二电池设备的容量可以利用电力异常简档并基于电力异常的持续时间来确定。第二电池设备的容量被设计成使得第二电池设备提供电力的持续时间比电力异常简档内的所有持续时间都长。图1是具有二级电池系统的数据中心设施100的框图。设施100可以占据建筑物内的一个或多个房间或占据基本上整个建筑物。设施100足够大以安装大量(例如，数十或数百或数千)AC设备，例如计算机装备的机架120和共同构成负载的其他负载。后者的示例包括电机，冷却器，AC照明设备等。安装的计算机的机架120布置成行且由过道分开。每个机架120包括多个处理设备。通常，每个处理设备包括主板，主板上安装有各种计算机相关的组件。设施100包括其它计算机和路由设备(未示出)以将设施耦合到诸如互联网的网络。设施100还耦合到AC馈送114，该AC馈送114提供来自公用事业提供方50的电力，以给机架120供电。尽管示出了一个三相馈送，但是下面描述的特征也可以应用于由两相或多相馈送，以向设施提供电力。在一些实施方案中，AC馈送114利用AC电力馈送分支112-1,112-2等耦合到每个机架岛(isleofracks)上。每个机架包括将AC电力转换成DC电力以由机架120使用的AC-DC转换器(未示出)。由于每个机架120可以容纳例如多达100个处理设备，因此每个机架120单独可以消耗大约50kW数量级的功率。设施100还可以包括AC负载103，其利用从AC馈送114接收的AC电力。AC负载103包括集成到设施100中的各种AC负载。例如，AC负载103可以包括照明、安全系统、其它计算机和路由设备(未示出)、电机、冷却器和作为设施基础设施一部分的其他负载。二级电池系统在电力异常的情况下为设施提供备用电源。电力异常是主电力从额定电源电压和频率中的一个或多个偏离。例如，电力异常可以包括电力停止、超过电力线上阈值的电压下降、传递到设施100的电量的减少、以及任何其他电力干扰等。将要描述的示例电力拓扑结构仅是说明性的，并且也可以使用其他适当的电力分布拓扑结构。在一些实施方案中，二级电池系统包括：第一电池设备202，每个第一电池设备在相应的机架120中；第二电池设备204；逆变器206；开关207；和电力控制系统208。每个第一电池设备相应地电耦合到多个服务器机架120中的相应服务器机架120，并且具有相应的容量，以针对达到第一持续时间的电力异常向相应的机架120提供电力。例如，在电力异常的情况下，每个第一电池202向其相应的服务器机架120提供电力长达第一持续时间。通常，第一持续时间是较短持续时间(例如，1分钟，5分钟，10分钟等)，该第一持续时间被选择用于处置暂时的电力异常，其中失去电力持续不超过第一持续时间的时间段。电力控制系统208通过监测线路输入115本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种系统，包括：多个第一电池设备，每个第一电池设备相应地电耦合到多个服务器机架中的相应服务器机架，并且具有针对电力异常向所述相应机架提供电力长达第一持续时间的相应容量；及第二电池设备，所述第二电池设备电耦合到所述多个服务器机架，并且具有针对电力异常向所述多个相应服务器机架提供电力长达第二持续时间的容量，其中所述第二持续时间长于所述第一持续时间；其中电力异常是主电力从额定电源电压和频率中的一个或多个偏离。

【技术特征摘要】
2015.12.04 US 14/959,2311.一种系统，包括：多个第一电池设备，每个第一电池设备相应地电耦合到多个服务器机架中的相应服务器机架，并且具有针对电力异常向所述相应机架提供电力长达第一持续时间的相应容量；及第二电池设备，所述第二电池设备电耦合到所述多个服务器机架，并且具有针对电力异常向所述多个相应服务器机架提供电力长达第二持续时间的容量，其中所述第二持续时间长于所述第一持续时间；其中电力异常是主电力从额定电源电压和频率中的一个或多个偏离。2.根据权利要求1所述的系统，进一步包括电力控制系统，所述电力控制系统操作用于：确定电力异常正在发生；以及响应于确定所述电力异常正在发生，在所述第一持续时间内，启用所述第二电池设备来向所述多个相应服务器机架提供电力。3.根据权利要求2所述的系统，所述电力控制系统进一步操作用于执行操作，所述操作包括:确定所述电力控制系统促使所述第二电池设备向所述多个相应服务器机架提供电力的响应时间；以及部分地基于所述响应时间来选择所述第一持续时间。4.根据权利要求1所述的系统，其中第二电池设备具有至少1兆瓦小时的电池容量。5.根据权利要求1所述的系统，进一步包括电力控制系统，所述电力控制系统操作用于执行操作，所述操作包括：针对多个相应服务器机架并且基于观察到的电力异常，确定所述多个相应服务器机架的电力异常简档，所述电力异常简档描述所述观察到的电力异常的历史统计；以及基于所述观察到的电力异常的所述历史统计来选择所述第二电池设备的所述容量，使得所述第二电池设备向所述多个服务器机架提供电力持续任何未来电力异常的持续时间的似然性满足第一似然性阈值。6.根据权利要求5所述的系统，其中基于所述历史统计来选择所述第二电池设备的容量包括：确定所述多个服务器机架的功耗统计；选择所述第一似然性阈值；基于所述历史统计来确定建模第二持续时间，所述建模第二持续时间具有等于所述第一似然性阈值的发生似然性；基于所述建模第二持续时间和所述功耗统计，确定建模容量；以及选择所述建模容量作为所述第二电池设备的所述容量。7.根据权利要求1所述的系统，进一步包括电力控制系统，所述电力控制系统操作用于：确定向所述主电力提供电力的电力网的需求响应条件被满足；响应于确定所述需求响应条件被满足，促使所述第二电池设备向所述多个服务器机架提供至少部分电力，以从所述电力网去除至少等于由所述第二电池设备提供的所述部分电力的负载。8.根据权利要求7所述的系统，所述电力控制系统进一步操作用于执行操作，所述操作包括:针对多个相应服务器机架并且基于观察到的电力异常，确定所述多个相应服务器机架的电力异常简档，所述电力异常简档描述所述观察到的电力异常的历史统计；其中促使所述第二电池设备向所述多个服务器机架提供至少所述部分电力包括：进一步响应于基于所述历史统计确定在所述需求响应条件被满足的情况下发生电力异常的似然性小于第二似然性阈值，来促使所述第二电池设备向所述多个服务器机架提供至少所述部分电力。9.根据权利要求1所述的系统，进一步包括：开关，所述开关将所述第二电池设备电耦合到所述电力网；以及电力控制系统，所述电力控制系统被配置为执行操作，所述操作包括：确定电力异常正在发生；以及响应于确定电力...

【专利技术属性】
技术研发人员：克利斯托弗·G·马隆，
申请(专利权)人：谷歌公司，
类型：发明
国别省市：美国,US