TIA-942 資料中心標準 – 新手自學第3天 (電力系統)

引言

在數位時代的浪潮下，資料中心已成為支撐網際網路運作、驅動數位經濟發展不可或缺的基礎設施。它們如同現代社會的「神經中樞」，承載著海量數據的儲存、運算與傳輸，為企業營運、科學研究、政府服務乃至於人們的日常生活提供強大的動力。然而，資料中心的高效運作，如同人體神經系統的正常運轉一般，仰賴著穩定可靠的電力供應。一旦電力系統出現任何閃失，輕則服務中斷、影響使用者體驗，重則數據遺失、造成難以估計的經濟損失與聲譽損害。

正因如此，資料中心的電力基礎設施在整體架構中佔據著至關重要的地位。它不僅是資料中心穩定運行的基石，更是確保資料安全、業務連續性的核心保障。一個設計完善、建置精良的電力系統，能夠為資料中心提供源源不絕、穩定可靠的能源，使其在面對各種突發狀況時，依然能夠保持高效、穩定的運作狀態。

ANSI/TIA-942-C 標準，作為資料中心設計與建置的國際權威指南，在其浩繁的規範內容中，對於電力基礎設施的要求可謂是著墨甚深。從電力供應的穩定性、備援系統的可靠性，到能源效率與永續性，TIA-942-C 都提出了詳盡且嚴格的規範，旨在引導資料中心業者打造出世界一流的電力系統，為其資料中心的穩健運行保駕護航。

在今天的專欄中，我們將深入探討 TIA-942-C 標準中關於電力基礎設施的各項重要規範，從電力供應系統、備援電力系統，到現代能源解決方案，再到 Rated 分類與電力系統的關聯性，我們將逐一剖析，力求為讀者呈現一幅清晰、全面的資料中心電力基礎設施藍圖，共同探索如何透過符合 TIA-942-C 標準的電力系統設計，構建堅不可摧的資料中心基石。

TIA-942-C 電力基礎設施標準概述

TIA-942-C 標準，全名為「資料中心電信基礎設施標準」，是由美國電信產業協會（Telecommunications Industry Association, TIA）制定並發布的國際標準。該標準涵蓋了資料中心設計、建置與維運的各個面向，旨在為業者提供一套全面的、標準化的指南，以確保資料中心的高可用性、可靠性、可擴展性與能源效率。其中，電力基礎設施是 TIA-942-C 標準中至關重要的組成部分。

TIA-942-C 標準對資料中心電力系統提出了總體要求， 其核心目標在於確保電力供應的穩定性、可靠性與可用性。具體而言，這意味著資料中心的電力系統必須能夠：

• 持續供電：在正常情況下，為資料中心的所有設備提供不間斷的電力供應，避免因電力中斷而導致的服務中斷。

• 備援能力：在主電力供應發生故障時，能夠迅速切換至備用電力系統，確保資料中心在任何情況下都能維持運作。

• 穩定電壓與頻率：提供穩定的電壓和頻率，避免因電力品質問題而影響設備的效能與壽命。

• 安全保護：具備完善的接地、過載保護、短路保護等安全機制，保障設備與人員的安全。

• 能源效率：在滿足可靠性與可用性的前提下，盡可能提高能源使用效率，降低營運成本，並符合永續發展的趨勢。

相較於舊版標準，TIA-942-C 在電力基礎設施方面進行了多項更新與改進，以應對資料中心技術的快速發展與新的挑戰。其中，最顯著的變化包括：

• 更廣泛的備用電源系統：TIA-942-C 將備用電源系統的定義從原先的「Standby Generator」（備用發電機）擴展為「Standby Power System」（備用電力系統），涵蓋了更廣泛的能源選項，例如不斷電系統（UPS）、電池儲能系統、再生能源等，不再局限於傳統的柴油或天然氣發電機。

• 更精細的 Rated 分類：TIA-942-C 對 Rated 4 等級的冗餘要求進行了調整，使其更符合現代資料中心的需求。同時，也更明確地規範了不同 Rated 等級在電力系統方面的具體要求，協助業者根據自身需求選擇合適的等級。

• 更強調能源效率與永續性：TIA-942-C 更加強調資料中心的能源效率與永續性，鼓勵採用節能技術、再生能源與能源儲存系統，以降低能源消耗，減少碳排放，實現綠色資料中心的目標。

總體而言，TIA-942-C 標準在電力基礎設施方面，不僅延續了舊版標準對於穩定性、可靠性與可用性的嚴格要求，更與時俱進地納入了現代資料中心的新技術、新趨勢，特別是在備用電源系統的選擇、Rated 分類的精細化以及能源效率與永續性等方面，都展現了其作為國際標準的前瞻性與指導性。

電力供應系統

資料中心的電力供應系統，如同人體的血液循環系統，負責將能量源源不絕地輸送到各個「器官」（伺服器、網路設備、冷卻系統等），維持資料中心的正常運作。根據 TIA-942-C 標準，一個完善的電力供應系統應包含以下幾個關鍵組成部分：

主要電力來源 (Primary Power Sources)

資料中心的主要電力來源，通常是來自於公用電網。為了確保電力供應的穩定性，TIA-942-C 建議資料中心應盡可能選擇雙迴路或多迴路的公用電力供應。雙迴路電力供應是指資料中心同時連接到兩個或以上的獨立變電所或輸電線路，當其中一個迴路發生故障時，另一個迴路仍可繼續供電，從而降低電力中斷的風險。

在某些情況下，例如位於電力供應不穩定的地區，或是有特殊需求的資料中心，可能會考慮採用自建電廠作為主要電力來源的選項。自建電廠可以提供更可靠、更穩定的電力供應，但同時也需要投入更高的建置與維運成本。

除了公用電網與自建電廠之外，再生能源，例如太陽能、風力等，也逐漸成為資料中心主要電力來源的新選擇。透過整合再生能源，資料中心不僅可以降低對傳統化石燃料的依賴，減少碳排放，還能享有更低的能源成本，符合永續發展的趨勢。

電力分配系統 (Power Distribution Systems)

電力從主要電力來源進入資料中心後，需要透過電力分配系統，將電力有效地分配到各個設備。根據 TIA-942-C 標準，資料中心的電力分配系統應具備以下功能：

• 電力轉換：將高壓電力轉換為資料中心設備所需的低壓電力。這通常透過變壓器（Transformer）來實現。

• 電力分配：將電力分配到不同的區域、機房或設備。這通常透過配電盤（Switchboard）、配電箱（Panelboard）、匯流排（Busway）等設備來實現。

• 電力保護：提供過載保護、短路保護、接地保護等功能，確保電力系統的安全運行。這通常透過斷路器（Circuit Breaker）、熔斷器（Fuse）、接地系統（Grounding System）等設備來實現。

• 電力監控：即時監控電力系統的電壓、電流、功率、電能等參數，以便及時發現異常狀況，並進行故障排除。這通常透過電力監控系統（Power Monitoring System, PMS）來實現。

在電力分配系統的設計上，TIA-942-C 強調應採用模組化、可擴展的設計理念。模組化設計可以提高系統的彈性與維護性，方便日後擴容或升級。可擴展設計則可以確保電力系統能夠隨著資料中心業務的成長而擴展，滿足未來需求。

電壓和頻率要求 (Voltage and Frequency Requirements)

TIA-942-C 標準對資料中心電力系統的電壓和頻率提出了明確的要求。一般而言，資料中心常用的電壓標準包括：

• 高壓：例如 11kV、22kV 等，用於長距離電力傳輸。

• 低壓：例如 400V/230V、208V/120V 等，用於資料中心設備供電。

頻率標準則通常為 50Hz 或 60Hz，具體取決於所在地區的電力標準。

TIA-942-C 強調，資料中心電力系統必須提供穩定、可靠的電壓和頻率，避免電壓波動、頻率偏移等電力品質問題。電力品質問題可能會導致設備效能下降、數據傳輸錯誤，甚至損壞設備。因此，資料中心應採用穩壓器（Voltage Regulator）、穩頻器（Frequency Regulator）等設備，確保電力品質符合標準要求。

接地與保護 (Grounding and Protection)

接地與保護是資料中心電力系統安全運行的重要保障。TIA-942-C 標準對接地系統提出了嚴格的要求，包括：

• 設備接地：所有資料中心設備，包括伺服器、網路設備、配電設備、冷卻設備等，都必須可靠接地，以防止靜電累積、電磁干擾，並在設備發生故障時，提供安全的電流洩放路徑，保護人員安全。

• 建築物接地：資料中心建築物應建立完善的接地系統，包括接地網、接地棒、接地線等，與設備接地系統共同構成一個完整的接地體系。

• 防雷保護：對於雷擊風險較高的地區，資料中心應設置完善的防雷保護系統，包括避雷針、突波保護器（Surge Protective Device, SPD）等，以防止雷擊對電力系統和設備造成損壞。

除了接地系統之外，TIA-942-C 也要求資料中心電力系統具備完善的保護機制，例如：

• 過載保護：透過斷路器、熔斷器等設備，在電力系統發生過載時，及時切斷電源，防止設備損壞或火災發生。

• 短路保護：透過斷路器、熔斷器等設備，在電力系統發生短路時，及時切斷電源，防止設備損壞或火災發生。

• 漏電保護：透過漏電斷路器（Residual Current Circuit Breaker, RCCB）等設備，在電力系統發生漏電時，及時切斷電源，防止人員觸電。

完善的接地與保護系統，是確保資料中心電力系統安全、可靠運行的重要基石，也是 TIA-942-C 標準中不可或缺的一環。

案例分析：中華電信板橋雲端資料中心

中華電信板橋雲端資料中心是台灣第一座取得 TIA-942 Rated 3 認證的機房。在電力供應系統方面，該資料中心採用雙迴路公用電力供應，並建置了完善的電力分配系統、不斷電系統與備用發電機系統，確保電力供應的穩定性與可靠性。此外，該資料中心也高度重視能源效率，採用了多項節能技術，例如高效率 UPS、冷通道封閉、自然冷卻等，以降低能源消耗，實現綠色機房的目標。

實務建議

• 早期規劃，周全考量：在資料中心設計初期，就應充分考慮電力供應系統的需求，包括電力容量、備援等級、能源效率等，並將其納入整體規劃中。

• 選擇可靠的電力供應商：選擇信譽良好、供電穩定的電力供應商，並盡可能採用雙迴路或多迴路供電，以降低電力中斷的風險。

• 採用模組化設計：電力分配系統應採用模組化設計，方便日後擴容或升級，並提高系統的彈性與維護性。

• 重視接地與保護：建立完善的接地系統與保護機制，確保電力系統的安全運行，保障設備與人員的安全。

• 持續監控與維護：建立完善的電力監控系統，即時監控電力系統的運行狀況，並定期進行維護與測試，確保系統的可靠性與可用性。

電力供應系統是資料中心的心臟，其穩定性與可靠性直接關係到資料中心的整體運作。透過遵循 TIA-942-C 標準，並結合實務建議與案例分析，資料中心業者可以打造出一個堅實可靠的電力供應系統，為資料中心的穩健運行奠定堅實的基礎。

備用電力系統 (Backup Power Systems) – 應對電力中斷的堅實後盾

即使擁有最可靠的主要電力供應系統，資料中心也無法完全避免電力中斷的風險。天災、人為疏失、設備故障等意外狀況都可能導致公用電力供應中斷。為了確保資料中心在任何情況下都能持續運作，備用電力系統就扮演著至關重要的角色。當主要電力供應發生異常時，備用電力系統能夠立即接管供電任務，為資料中心的關鍵設備提供不間斷的電力，保障業務的連續性。

TIA-942-C 標準對備用電力系統提出了明確的要求，強調其必須具備快速啟動、可靠切換、足夠容量與長時運轉的能力。一個完善的備用電力系統應包含以下幾個關鍵組成部分：

不斷電系統 (Uninterruptible Power Supply, UPS)

不斷電系統 (UPS) 是備用電力系統中最重要的組成部分，也是應對短時間電力中斷或電力品質異常的第一道防線。UPS 的主要功能是在主要電力供應中斷或電力品質超出容許範圍時，立即提供零延遲的電力供應，確保連接設備的持續運作，避免因電力問題導致的數據丟失或設備損壞。

根據 TIA-942-C 標準，資料中心應根據其 Rated 等級和業務需求，選擇合適的 UPS 系統類型、容量與備援配置。常見的 UPS 系統類型包括：

• 離線式 (Off-line/Standby UPS)：在正常情況下，設備直接由主要電力供應供電，UPS 處於待機狀態。當主要電力供應中斷時，UPS 會快速切換至電池供電模式。離線式 UPS 結構簡單、成本較低，適用於對電力品質要求不高、可容忍短時間電力中斷的應用場景，例如 Rated 1 資料中心。

• 在線互動式 (Line-interactive UPS)：在正常情況下，設備主要由主要電力供應供電，但 UPS 的逆變器 (Inverter) 始終處於工作狀態，可以對電力進行穩壓、濾波等處理，提高電力品質。當主要電力供應中斷時，UPS 可以快速切換至電池供電模式。在線互動式 UPS 兼具成本與效能優勢，適用於對電力品質有一定要求、可容忍極短時間切換延遲的應用場景，例如 Rated 2 資料中心。

• 在線式 (On-line/Double-conversion UPS)：在正常情況下，設備完全由 UPS 供電，主要電力供應先經過 UPS 的整流器 (Rectifier) 轉換為直流電，再經過逆變器轉換為交流電，最後供應給設備。由於電力始終經過 UPS 的雙重轉換，因此在線式 UPS 可以提供最佳的電力品質，且在主要電力供應中斷時，可以實現零延遲切換。在線式 UPS 效能最佳、可靠性最高，適用於對電力品質與可用性要求極高的應用場景，例如 Rated 3 和 Rated 4 資料中心。

除了系統類型之外，UPS 的容量與備援配置也至關重要。UPS 容量應根據資料中心設備的總功率需求來計算，並預留一定的擴展空間。備援配置方面，可以採用 N+1 冗餘、2N 冗餘甚至 2N+1 冗餘等方式，提高 UPS 系統的可靠性。例如，N+1 冗餘表示系統中包含 N 個正常運行的 UPS 模組，以及 1 個備用模組，當任何一個模組故障時，備用模組可以立即接替，確保系統持續運作。

備用發電機系統 (Standby Generator System)

備用發電機系統是備用電力系統的第二道防線，主要用於應對長時間電力中斷。UPS 的電池供電時間有限，通常只能維持數分鐘到數小時不等，對於長時間的電力中斷，例如數小時甚至數天，就需要依靠備用發電機系統來提供持續的電力供應。

TIA-942-C 標準建議 Rated 2 以上的資料中心應配備備用發電機系統。備用發電機通常以柴油或天然氣為燃料，具有啟動快速、供電時間長、容量大等優點。

在備用發電機系統的設計上，TIA-942-C 強調以下幾點：

• 自動啟動與切換：備用發電機系統應具備自動啟動與自動切換功能。當主要電力供應中斷時，發電機應能自動啟動，並在數秒內完成電力切換，確保資料中心設備快速恢復供電。

• 足夠的燃料儲備：資料中心應儲備足夠的燃料，以確保備用發電機系統能夠在滿載情況下持續運轉至少 12-24 小時，甚至更長時間，具體時間長度應根據資料中心的 Rated 等級和業務需求來決定。對於 Rated 4 資料中心，TIA-942-C 建議燃料儲備至少能支持 72 小時的滿載運轉。

• 定期測試與維護：備用發電機系統應定期進行測試與維護，例如每月進行一次短時間的啟動測試，每年進行一次長時間的滿載測試，以確保系統在需要時能夠正常運作。

電池儲能系統 (Battery Energy Storage System, BESS)

近年來，隨著電池技術的快速發展，電池儲能系統 (BESS) 逐漸成為資料中心備用電力系統的新選擇。BESS 具有響應速度快、能源效率高、環境友善等優點，可以作為 UPS 的補充或替代方案，甚至可以參與電網調度，為資料中心帶來額外的收益。

TIA-942-C 標準已將 BESS 納入備用電力系統的範疇，並鼓勵資料中心業者積極評估 BESS 的應用潛力。BESS 在資料中心中的應用場景包括：

• UPS 替代：BESS 可以替代傳統的鉛酸電池 UPS，提供更長的備用時間、更高的能源效率和更小的佔地面積。

• 削峰填谷：BESS 可以在用電高峰時釋放儲存的電力，降低資料中心對電網的峰值需求，從而降低電費。

• 需量反應：BESS 可以參與電網的需量反應計劃，在電網需要時釋放電力，獲得電網公司的補償。

• 再生能源整合：BESS 可以儲存再生能源發電的電力，提高再生能源的利用率，實現資料中心的綠色能源目標。

其他備用電力選項

除了 UPS、備用發電機和 BESS 之外，資料中心還可以考慮其他備用電力選項，例如：

• 飛輪儲能系統 (Flywheel Energy Storage System, FESS)：FESS 是一種利用飛輪高速旋轉來儲存能量的裝置，具有響應速度極快、壽命長、環境友善等優點，適用於對電力品質要求極高的應用場景。

• 燃料電池 (Fuel Cell)：燃料電池是一種將化學能直接轉換為電能的裝置，具有能源效率高、零排放、噪音低等優點，可以作為備用發電機的替代方案。

• 混合式不斷電-發電機系統 (Hybrid UPS-Generator Systems)：混合式不斷電-發電機系統是一種結合多種電源的電力系統，旨在以更經濟和環保的方式提供不間斷的電力。 這種系統的主要特點是能夠整合太陽能、電池、電網和發電機等多種能源，並以受控的方式產生電力，確保在各種情況下都能持續供電。

案例分析：Google 資料中心

Google 在其全球各地的資料中心中，廣泛採用了多種備用電力系統，以確保資料中心的高可用性。除了傳統的 UPS 和備用發電機之外，Google 還積極導入 BESS、燃料電池等新興技術。例如，Google 位於比利時的資料中心，就採用了 BESS 作為 UPS 的替代方案，不僅提高了能源效率，還降低了佔地面積。

實務建議

• 根據 Rated 等級選擇備用電力系統：不同 Rated 等級的資料中心，對備用電力系統的要求有所不同。Rated 1 資料中心可能只需配備 UPS 即可，而 Rated 4 資料中心則可能需要同時配備 UPS、備用發電機和 BESS 等多重備援系統。

• 重視備用電力系統的可靠性：備用電力系統的可靠性至關重要。在選擇設備時，應優先考慮品質可靠、性能穩定的產品。在系統設計上，應採用冗餘配置，降低單點故障的風險。

• 定期測試與維護備用電力系統：備用電力系統平時可能處於待機狀態，但關鍵時刻需要發揮作用。因此，必須定期進行測試與維護，確保系統在需要時能夠正常運作。

• 關注新技術的發展：隨著技術的進步，備用電力系統領域不斷湧現出新的技術與方案，例如 BESS、燃料電池等。資料中心業者應密切關注這些新技術的發展，並評估其應用潛力，以提升資料中心的備用電力能力。

備用電力系統是資料中心應對電力中斷風險的最後一道防線。透過精心設計、周全考量的備用電力系統，資料中心才能在任何情況下都保持穩定運行，確保業務的連續性與數據的安全性。

現代能源解決方案 (Modern Energy Solutions) – 邁向永續資料中心的關鍵

隨著全球對環境永續議題的日益重視，以及資料中心規模的持續擴張，資料中心的能源消耗問題已成為各界關注的焦點。傳統資料中心仰賴化石燃料供電，不僅營運成本高昂，更產生大量的溫室氣體排放，對環境造成負面影響。為了降低能源消耗、減少碳足跡，並實現永續發展的目標，現代資料中心正積極導入各種創新的能源解決方案。

TIA-942-C 標準在電力基礎設施方面，也與時俱進地納入了現代能源解決方案的相關規範，鼓勵資料中心業者採用更節能、環保的電力供應模式。這些現代能源解決方案主要包括以下幾個方面：

再生能源整合 (Renewable Energy Integration)

再生能源，例如太陽能、風力、水力、地熱等，是取之不盡、用之不竭的潔淨能源。將再生能源整合到資料中心電力系統中，不僅可以降低對傳統化石燃料的依賴，減少碳排放，還能享有更低的能源成本，提升企業的綠色形象。

TIA-942-C 標準鼓勵資料中心優先考慮使用再生能源。具體的整合方式包括：

• 自建再生能源發電設施：資料中心可以在其場地或周邊地區，自建太陽能發電系統、風力發電系統等再生能源發電設施，直接為資料中心供電。這種方式可以最大程度地降低對外部電網的依賴，實現能源自主。

• 簽訂再生能源購電協議 (Power Purchase Agreement, PPA)：資料中心可以與再生能源發電商簽訂長期購電協議，直接購買再生能源電力。這種方式無需資料中心自行投資建設發電設施，即可享受再生能源的價格優勢與環保效益。

• 購買綠色電力憑證 (Renewable Energy Certificates, REC)：對於無法自建發電設施或簽訂 PPA 的資料中心，可以透過購買綠色電力憑證的方式，間接支持再生能源發展，抵消自身的碳排放。

在再生能源整合的過程中，資料中心需要考量以下因素：

• 再生能源的可用性與穩定性：不同地區的再生能源資源稟賦差異很大，例如日照時數、風力強度等。資料中心應根據所在地的實際情況，評估再生能源的可用性與穩定性，選擇合適的再生能源類型。

• 再生能源發電的間歇性：太陽能、風力等再生能源發電具有間歇性，其發電量會受到天氣條件的影響。為了確保電力供應的穩定性，資料中心通常需要搭配儲能系統或其他備用電力系統，例如 BESS 或備用發電機。

• 再生能源的成本：雖然再生能源的長期營運成本較低，但初期投資成本可能較高。資料中心應綜合考量再生能源的初期投資成本、長期營運成本以及環保效益，評估其經濟可行性。

能源效率最佳化 (Energy Efficiency Optimization)

除了採用再生能源之外，提高資料中心自身的能源效率，也是降低能源消耗、實現永續發展的重要途徑。TIA-942-C 標準在電力基礎設施方面，也提出了多項能源效率最佳化的建議，包括：

• 高效率電力設備：選用高效率的變壓器、UPS、配電設備等電力設備，可以降低電力轉換與傳輸過程中的損耗，提高整體能源效率。例如，採用高效率 UPS，可以將電力轉換效率從傳統的 80%-90% 提升至 95% 以上。

• 智慧化電力管理系統 (Intelligent Power Management System, IPMS)：IPMS 可以即時監控資料中心電力系統的各項參數，例如電壓、電流、功率、電能等，並進行數據分析，找出能源浪費的環節，提出改善建議。IPMS 还可以实现电力需求的智能调度和优化，例如根据服务器负载情况动态调整供电量，避免电力浪费。

• 自然冷卻與節能空調：冷卻系統是資料中心耗電量的大宗。採用自然冷卻技術，例如自由冷卻 (Free Cooling)、蒸發冷卻 (Evaporative Cooling) 等，可以充分利用自然冷源，降低空調系統的運轉時間與能耗。此外，選用高效率的節能空調設備，例如變頻空調、水冷式空調等，也能有效降低冷卻系統的能源消耗。

• 氣流管理最佳化 (Airflow Management Optimization)：透過改善機房的氣流組織，例如採用冷通道封閉 (Cold Aisle Containment)、熱通道封閉 (Hot Aisle Containment)、氣流擋板 (Airflow Baffle) 等措施，可以減少冷熱空氣混合，提高冷卻效率，降低能源消耗。

• 伺服器虛擬化與整合 (Server Virtualization and Consolidation)：透過伺服器虛擬化與整合技術，可以將多個物理伺服器整合到少數幾個高效能伺服器上，降低伺服器的總數量，從而減少能源消耗。

智慧電網互動 (Smart Grid Interaction)

智慧電網 (Smart Grid) 是現代電網發展的趨勢，其核心理念是透過資訊科技與通訊技術，提升電網的智能化水平，實現電力系統的雙向互動、高效運轉與可靠供電。資料中心可以透過與智慧電網互動，參與電網調度，獲得更穩定、更經濟的電力供應，並為電網的穩定運行做出貢獻。

TIA-942-C 標準鼓勵資料中心積極參與智慧電網互動。具體的互動方式包括：

• 需量反應 (Demand Response)：資料中心可以參與電網公司的需量反應計劃，在電網用電高峰時，主動降低自身的用電量，以緩解電網壓力，並獲得電網公司的補償。

• 虛擬電廠 (Virtual Power Plant, VPP)：資料中心可以將其備用發電機、BESS 等備用電力系統，整合到虛擬電廠中，參與電網的電力調度，為電網提供額外的電力供應或輔助服務。

• 微電網 (Microgrid)：對於有條件的資料中心，可以建設微電網，將再生能源發電設施、儲能系統、備用發電機等整合在一起，形成一個獨立的電力系統，與主電網並網運行或獨立運行，提高電力供應的可靠性與彈性。

案例分析：Facebook Prineville 資料中心

Facebook (現為META) 位於美國奧勒岡州 Prineville 的資料中心，是全球最節能的資料中心之一。該資料中心大量採用了自然冷卻技術，例如直接空氣側外氣冷卻 (Direct Air-Side Economization)，充分利用當地涼爽乾燥的氣候條件，大幅降低了冷卻系統的能耗。此外，該資料中心還積極採購再生能源電力，並參與當地的需量反應計劃，實現了高度的能源效率與環境永續性。

實務建議

• 制定綠色能源策略：資料中心應制定明確的綠色能源策略，設定能源效率目標、再生能源使用目標、碳排放目標等，並將其納入資料中心的長期發展規劃中。

• 優先考慮再生能源：在電力供應方案的選擇上，應優先考慮再生能源，例如自建再生能源發電設施、簽訂 PPA、購買 REC 等。

• 持續最佳化能源效率：能源效率最佳化是一個持續改進的過程。資料中心應定期評估自身的能源效率水平，找出改善空間，並持續導入新的節能技術與管理措施。

• 積極參與智慧電網互動：參與智慧電網互動，不僅可以為資料中心帶來經濟效益，更能為電網的穩定運行做出貢獻，提升企業的社會責任形象。

• 關注政策與技術發展趨勢：各國政府紛紛出台政策，鼓勵資料中心採用綠色能源、提高能源效率。資料中心業者應密切關注政策與技術發展趨勢，及時調整自身的能源策略，以保持競爭優勢。

現代能源解決方案是資料中心實現永續發展的必由之路。透過整合再生能源、最佳化能源效率、參與智慧電網互動等措施，資料中心不僅可以降低能源成本、減少碳排放，更能為地球環境保護貢獻一份力量，實現經濟效益與環境效益的雙贏。

Rated 分類與電力系統 (Rated Tiers and Power Systems) – 按需配置，量身打造的電力方案

TIA-942-C 標準最為人所知的特色之一，便是其 Rated 分類系統。這個系統將資料中心基礎設施的可靠性與可用性劃分為四個等級，從 Rated 1 到 Rated 4，等級越高代表基礎設施的冗餘程度越高、可用性也越高。不同的 Rated 等級，對資料中心的電力系統有著截然不同的要求。資料中心業者需要根據自身的業務需求、預算考量以及可容忍的風險水平，選擇合適的 Rated 等級，並據此設計、建置相應的電力系統。

Rated 1：基本需求，經濟實惠

Rated 1 是 TIA-942-C 標準中的基本等級，代表著最低程度的冗餘。Rated 1 資料中心通常只具備單一電力供應路徑，以及單一冷卻系統路徑。電力系統方面，Rated 1 資料中心通常配備：

• 單一公用電力迴路

• 基本電力分配系統

• 可能配備不斷電系統 (UPS)，但通常不具備備用發電機系統

Rated 1 資料中心在電力系統方面，主要側重於滿足基本的電力供應需求，以經濟性為主要考量。其電力系統的冗餘程度較低，不具備應對電力系統組件故障或進行預防性維護的能力。一旦電力系統的任何組件發生故障，或需要進行維護，都可能導致資料中心服務中斷。

適用情境：Rated 1 資料中心適用於對可用性要求較低、可容忍計劃性或非計劃性停機的應用場景，例如非關鍵業務應用、開發測試環境、小型企業網站等。

電力系統特性：

• 單點故障風險高：電力系統的任何組件故障都可能導致服務中斷。

• 維護性較差：進行電力系統維護時，通常需要停機。

• 成本較低：建置與維運成本相對較低。

Rated 2：冗餘組件，提升可靠性

Rated 2 在 Rated 1 的基礎上，增加了關鍵電力系統組件的冗餘，例如 UPS、冷卻設備等，以提升資料中心的可靠性。Rated 2 資料中心通常配備：

• 單一公用電力迴路

• 冗餘電力分配系統組件 (例如 N+1 冗餘 UPS)

• 可能配備備用發電機系統

Rated 2 資料中心在電力系統方面，開始重視可靠性。透過關鍵組件的冗餘配置，Rated 2 資料中心可以在一定程度上應對組件故障，並在有限的時間內進行預防性維護，而不需完全中斷服務。然而，Rated 2 資料中心仍然不具備同步維護能力，即在一個組件進行維護時，另一個組件發生故障，仍可能導致服務中斷。

適用情境：Rated 2 資料中心適用於對可用性有一定要求、可容忍短時間計劃性停機的應用場景，例如企業內部應用、電子商務網站、中小型企業資料中心等。

電力系統特性：

• 單點故障風險降低：關鍵組件具備冗餘，降低了單點故障的風險。

• 維護性提升：可以在有限的時間內進行預防性維護，而無需完全中斷服務。

• 成本適中：建置與維運成本較 Rated 1 高，但仍相對經濟。

Rated 3：同步維護，保障可用性

Rated 3 是 TIA-942-C 標準中的高可用性等級，代表著資料中心具備同步維護能力。Rated 3 資料中心通常配備：

• 雙迴路公用電力供應

• 完全冗餘電力分配系統 (例如 2N 冗餘 UPS)

• 備用發電機系統 (N+1 或 2N 冗餘)

• 雙路供電伺服器與網路設備

Rated 3 資料中心在電力系統方面，高度重視可用性。其電力系統的每個組件都具備冗餘，且系統設計支持同步維護。這意味著在電力系統的任何一個組件進行維護時，另一個冗餘組件可以繼續承擔供電任務，完全避免服務中斷。即使在維護期間，另一個組件發生故障，系統仍然具備冗餘，可以繼續維持運作。

適用情境：Rated 3 資料中心適用於對可用性要求極高、不能容忍任何計劃性或非計劃性停機的關鍵業務應用，例如金融交易系統、線上遊戲平台、大型企業核心業務系統、雲端服務平台等。

電力系統特性：

• 高可用性：具備同步維護能力，幾乎可以避免任何電力系統相關的服務中斷。

• 高可靠性：所有組件均具備冗餘，降低了單點故障的風險。

• 維護性良好：可以在不中斷服務的情況下進行維護。

• 成本較高：建置與維運成本相對較高。

Rated 4：容錯設計，極致可靠

Rated 4 是 TIA-942-C 標準中的最高等級，代表著容錯 (Fault-Tolerant) 資料中心。Rated 4 資料中心在 Rated 3 的基礎上，進一步強化了基礎設施的容錯能力與隔離性。Rated 4 資料中心通常配備：

• 雙迴路公用電力供應 (獨立路徑)

• 完全冗餘且隔離的電力分配系統 (例如 2N+1 冗餘 UPS，且 A/B 供電系統完全隔離)

• 備用發電機系統 (2N 冗餘，且 A/B 系統隔離)

• 雙路供電伺服器與網路設備 (A/B 供電系統)

• 儲能系統 (例如 BESS)，進一步提升容錯能力

Rated 4 資料中心在電力系統方面，追求極致的可靠性與容錯能力。其電力系統不僅具備完全冗餘，更強調系統的隔離性。A/B 兩套電力系統在物理空間上完全隔離，互不干擾。即使 A 系統完全崩潰，B 系統仍然可以獨立運作，確保資料中心持續運行。此外，Rated 4 資料中心通常還會配備儲能系統，例如 BESS，進一步提升系統的容錯能力，應對更極端的突發狀況。

適用情境：Rated 4 資料中心適用於對可用性要求最嚴苛、絕對不能容忍任何停機的關鍵任務應用，例如國家級基礎設施、金融機構核心系統、醫療機構關鍵系統、航空交通控制系統等。

電力系統特性：

• 極致可用性：容錯設計，可應對極端狀況，幾乎不可能發生電力系統相關的服務中斷。

• 極致可靠性：所有組件均具備冗餘，且系統具備高度隔離性，容錯能力極強。

• 維護性極佳：可以在不中斷服務的情況下進行維護，且系統具備高度隔離性，維護操作風險極低。

• 成本最高：建置與維運成本極高。

Rated 分類與電力系統對應關係總結

案例分析：Equinix 資料中心

Equinix 是全球領先的資料中心服務供應商，其在全球各地運營著大量的資料中心，涵蓋了從 Rated 1 到 Rated 4 各個等級。Equinix 會根據客戶的具體需求，提供不同 Rated 等級的資料中心服務。例如，對於金融機構客戶，Equinix 通常會推薦 Rated 4 等級的資料中心，以滿足其對極致可靠性的需求；而對於一些非關鍵業務應用，則可能推薦 Rated 2 或 Rated 3 等級的資料中心，以兼顧成本與可用性。

實務建議

• 明確業務需求與可用性目標：在選擇資料中心 Rated 等級之前，首先要明確自身的業務需求與可用性目標。關鍵業務應用應選擇較高等級的資料中心，而非關鍵業務應用則可選擇較低等級的資料中心。

• 綜合考量成本與風險：不同 Rated 等級的資料中心，建置與維運成本差異很大。資料中心業者應綜合考量成本與風險，在預算範圍內，選擇能夠滿足業務需求的最高 Rated 等級。

• 預留升級空間：資料中心的業務需求可能會隨著時間推移而變化。在選擇 Rated 等級時，應預留一定的升級空間，以便未來可以根據業務發展需求，升級資料中心的 Rated 等級。

• 尋求專業諮詢：資料中心 Rated 等級的選擇與電力系統的設計是一個複雜的過程，需要專業的知識與經驗。資料中心業者可以尋求專業的資料中心諮詢顧問的協助，以確保選擇最合適的 Rated 等級與電力系統方案。

總結

電力基礎設施是資料中心穩定運行的基石，也是確保資料安全、業務連續性的核心保障。TIA-942-C 標準在電力基礎設施方面，提出了全面而嚴格的規範，涵蓋了電力供應系統、備用電力系統、現代能源解決方案以及 Rated 分類與電力系統的關聯性等各個面向。

透過遵循 TIA-942-C 標準，並結合現代能源解決方案與最佳實務，資料中心業者可以打造出一個穩定可靠、高效節能、安全永續的電力基礎設施，為資料中心的穩健運行奠定堅實的基礎，迎接數位時代的挑戰與機遇。

在明天第四天的專欄中，我們將繼續深入探討 TIA-942-C 標準，聚焦於資料中心的另一個關鍵基礎設施 – 冷卻與環境控制系統。敬請期待。

常見問題