阿里再推内置锂电池服务器 Facebook等国际巨头也上马相关技术

传统数据中心供电架构(采用了集中式UPS)下，从电网到服务器主板有高达21%到27%的能源被浪费，同时也为运维带来了不稳定因素，因此许多数据中心运营商试图实现新的突破。

阿里巴巴在服务器内部嵌入锂电池BBU（Battery Backup Unit），并在阿里数据中心进行部署，来支持双十一的业务运行。服务器内部一般有两个PSU（Power Supply Unit）对电压进行转换。重构后的服务器只会保留一个PSU，另一个PSU的位置将会插入一块锂电池BBU，当所有服务器内部均有一块锂电池BBU后，会形成数据中心分布式锂电池BBU系统。

（图中左侧为阿里服务器内置锂电池BBU）

在电力方面，绝大多数数据中心备用电源系统都是集中式UPS再加上铅酸电池，而巨型互联网公司开始转向分布式锂电池BBU，尤以Google、阿里巴巴、微软为代表。

                集中式UPS主要有以下四大硬伤：

一：单台UPS设备故障会导致后端数十甚至数千个服务器机架断电，故障影响范围广。

二：UPS电能转换次数多，供电效率低。

三：UPS投资运营成本高，系统通常需要按照最大负载配置铜排、配电柜、断路器开关等配电设备，而大部分情况下服务器负载较低，造成基础设施配电线路浪费。

四：运维不方便，铅酸电池具有记忆特性，因此每年要人工对UPS做数次充放电测试检查电池老化程度，占用太多时间和人力成本。

按照阿里巴巴的设计，外部供电一旦断电，安装在服务器内部的12V锂电池可以立即工作，为服务器提供12V电源支持，效率高达99%，接近理论最优值。对比传统UPS或者240V高压直流还需要做二次电压转换，效率提升8%以上，进而有效降低PUE达10%-15%。所以对于海量计算的数据中心这个省电容量是巨大的。

和UPS集中式部署不同的是，锂电池BBU最大一个好处是可以和服务器一起按需采购和建设，避免了传统UPS空置和利用率低，减少资金成本，能够提升15%数据中心整体交付时间。

按照阿里的预计，以10KW级的数据中心为例，此前每年支出的数千万元UPS运营成本、UPS+配电设备的前期投资也将全部节省掉。此外锂电池的使用寿命达10-15年，对比铅酸电池4-6年的寿命，会节约近一半的成本投入。

                                         Facebook的相关尝试

传统数据中心供电架构(采用了集中式UPS)下，从电网到服务器主板有高达21%到27%的能源被浪费，而facebook数据中心采用了分布式市电直供技术，只有7.5%的能源损耗掉(含服务器电源损耗)，还节省了大量的初期设备投资。

facebook第一代数据中心供电和传统UPS供电效率对比

图2就是facebook第一代数据中心供电架构的实拍照片，数据中心内部不再有传统的UPS，而是每6个IT机柜配一套48V电池用于市电停电保护。所有服务器都是市电直供到机柜，只有

图2 facebook第一代数据中心实际落地实际照片

市电异常或者停电的情况下，这些48V电池才短时备份，直到柴油发电机起来继续带载。针对不同类型和不同功率的服务器，备份电池容量有56KW和85KW两种规格，5组48V电池并联，电池备份时间为90秒。电池柜内有3个2KW白金版48V电源模块给电池充电，兼给TOR交换机供电。在服务器内，facebook还定制了450W的277Vac和48Vdc双输入电源，当市电停电后10ms内切换到48V DC/DC电源供电。每个服务器机柜内有30台1.5U高的服务器总计30个电源模块，机柜内空间得到充分利用。但采用机架式服务器，每个服务器自带电源和风扇等成本高效率低，且部署密度和建设交付速度不够，因此OCP紧接着就发布了其整机柜的open rack架构。

在电池BBU方面Open rack V2采用了业界成熟很高的18650锂电池，这种电池自动化生产，大规模一致性好、标准化高、供应商多、价格相对较低，在特斯拉汽车、笔记本电脑和电动工具等行业有成熟广泛应用。这里选择了某品牌2000mAh，30A最大放电能力的大倍率功率型锂电池，电芯资料如图7有简单介绍。电池BBU模块和PWR电源模块的外形尺寸一致，不到1.5U高420mm深。每个BBU模块内部采用了13串4并的两组电池，双层两排叠放。浮充电压为52.5V，电池放电截至电压为 34V，每个BBU模块最大输出能力达到3.6KW，重量达到10斤重左右。每个BBU内部做了BMS，以及可选的散热风扇，提高了运行的可靠性。

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