2015年12月18日、「応用物理学会 応用電子物性分科会研究例会」で、基盤戦略部 片山 洋平が、「データセンターと直流超伝導システム」と題し、プレゼンした際の資料です。 ■イベント詳細 　　https://annex.jsap.or.jp/ohden/2015/annai_20151218.htm

1. (C)Copyright 1996-2014 SAKURA Internet Inc.
データセンターと直流超伝導システム
さくらインターネット株式会社 基盤戦略部
片山洋平

2. 会社概要
2
商 号 さくらインターネット株式会社
所 在 地
本社 大阪市中央区南本町
支社 東京都新宿区西新宿
設 立 年 月 日
1999年8月17日
（サービス開始は1996年12月23日）
上 場 年 月 日 2015年11月27日（東証一部）
資 本 金 8億9,530万円
事 業 概 要 データセンター
従 業 員 数 約266名(2015/3現在)

3. データセンターのサービス ～データセンター事業者～
3
お客様のサーバお客様のデータ
データセンター
●コロケーション
データが格納されたお客様の「サーバ」を「データセンター」内でお預かりする。
●クラウド
お客様の「データ」を「当社のサーバ」内でお預かりする。
お客様のデータ
お客様のデータ
「箱売り」
データセンターのフロアや
スペース、ラック単位での提供
「リソース」
CPUやメモリ、ディスク単位での
提供

4. データセンター
業界トレンドと幅広い利用者からのニーズを反映したデータセンター
様々なサービスが集約できる
国内最大級の拡張性を持つ郊外型データセンター
郊外型データセンター
オフィス至近、豊富な配信実績を持つ
都市型データセンター
都市型データセンター
石狩
東京
大阪
●用途
ハウジング、ホスティング、クラウド
●総ラック数
2,650基（2013年8月現在）
●顧客数
340,000件（2013年4月現在）
4

5. さくらインターネット 石狩データセンター
5
東京ドーム約1個分の敷地面積（51,448㎡）※2011年8月撮影

6. 建設地 北海道石狩市（石狩湾新港地域）
敷地面積 51,448㎡ ※石狩湾新港地域全体で3,022ha
建物構造 地上2階建・鉄骨造
面積（2棟） 建築：7,116㎡ 延床：11,417㎡（最大8棟まで増築可能）
ラック数（2棟） 1,000ラック（1棟 500ラック、最終8棟 4,000ラック）
受電電圧
66,000V（特別高圧）本線・予備線2系統受電
30,000kVA受電トランス2基設置
発電機（1号棟） ディーゼル発電機 1,000kVA×5基 1,500ｋVA×2基
供給電力 標準8kVA/ラック（最大15kVA/ラック）
設計施工 大成建設株式会社
石狩データセンターの建築概要
6
• 札幌駅から車で約30分(約15㎞) 新千歳空港から車で約60分(約45㎞) 羽田空港まで90分

7. データセンターと超電導設備
北海道電力から 66kV
さくらインターネット
石狩太陽光発電所
電圧 ３８０V
電力 ２００ｋW
超電導管路
耐電圧 １０ｋV
耐電流 ５ｋA
さくらインターネット
石狩データセンター
定格容量 2,000 kW
(約400V運転時）

8. 各設備の位置関係（発電から送電、消費まで）

9. 各設備の位置関係（発電から送電、消費まで）
9

10. 太陽光発電所 の諸元
10
• 名称： さくらインターネット 石狩太陽光発電所
• 場所： 北海道石狩市
• 面積： 5,004 m2 (0.5ha)
• 出力： 200 kW
• 電圧： 380 V
• 発電量： 21万kWh／年
• 稼働開始： 平成27年8月
この発電所でデータセンターの電力の 0.6％ をまかなう
売電・電力会社との系統連系は、しない

11. 超電導設備の 諸元
• 建設： 石狩超電導・直流送電システム技術研究組合
• 場所： 北海道石狩市
• 距離： 500m
• 定格： 5,000A
• 電圧： 10kV
• 稼働開始： 平成27年8月

12. 受電設備 －データセンター
12
変圧整流
非常電池
電力会社から
260V
380V
340V
66,000V
電圧(V)が高い電源から
優先使用される
・太陽光ある時は太陽光が、
無いときは電力会社が・・・
・切替ではなく、並列合成なので
途切れない（交流と違う）
超電導管路 500m
（バイパス送電線 300m)
直流（トランスレス）

13. 各設備の位置関係（発電から送電、消費まで）

14. 受電設備 －データセンター
14
変圧整流
非常電池
電力会社から
260V
380V
340V
66,000V
超電導管路 500m
200kWを通すために、
380V送電だと、
500A超の大電流が流れる。
直流（トランスレス）
（バイパス送電線 300m)

15. 検討
• 発送電電圧の選定と電力損失
• サージ対策

16. 発送電電圧の選定と電力損失

17. 電圧降下
17
接続箱 超電導端末１ 超電導端末２ 直流集電盤 配電盤
（バイパス送電線）
超電導
電
圧
[V]

18. 電圧降下
18
電気抵抗がゼロ
↓
大電流でも損失が少ない
↓
低圧送電が得意な超電導！

19. サージ対策

20. 雷サージ対策
20
ケーブル
放電して穴が開く！
雷サージ
パネルに落雷
負荷を破壊する！

21. 雷サージ対策
21
ケーブル
雷サージ
パネルに落雷
サージ減衰回路

22. 雷サージ対策
• 今回の実装

23. 雷サージ対策
23
ケーブル
雷サージ
パネルに落雷
絶縁チョッパ回路

24. 雷サージ
24
雷サージにはそれほど強くない
↓
絶縁型チョッパ回路の挿入
↓
この低損失・低廉化が望まれる

25. 結果
• 運転に要した電力

26. 結果
2015/08/28 初期冷却 開始
/30 初期冷却 完了
（各種試験）
2015/09/18 送電開始

27. 運転に要した電力
日付 消費電力量
2015/08/28 1,970 [kWh] 初期冷却（一日目）
2015/08/29 2,280 [kWh] （二日目）
2015/08/30 1,990 [kWh] （三日目）
2015/09/18 1,790 [kWh] 送電開始（一日目）
2015/09/19 1,750 [kWh] （二日目）
2015/09/20 1,760 [kWh] （三日目）
2015/09/21 1,760 [kWh] （四日目）
2015/09/22 1,770 [kWh] （五日目）
2015/09/23 1,770 [kWh] （六日目）
2015/09/24 1,760 [kWh] （七日目）
※ 照明設備や計測機器等の消費電力も含む

28. 運転に要した電力
• 定格容量 2000[kW] の超伝導ケーブル
• 冷却コスト
– 初期 6,240 [kWh]
– 運転 1,760 [kWh]/day
（＝73 [kW]）

29. 交流常温送電との比較
直流４００V 交流6,600V 直流４００V
DC/ACインバータ AC/DCコンバータ
変換損失 ２％ 変換損失 ２％
送電損失 ＝ 2,000 [kW] × 3.96% = 79.2 [kW]
合計の損失 ＝３．９６％
2,000[kW] おくる

30. 交流常温送電との比較
• 交流常温送電
– 2,000 [kW] 送るのに 79.2 [kW] の電力損失
• 直流超伝導送電
– 2,000 [kW] 送るのに 73 [kW] の運転コスト
ほぼ同等，もしくは 直流超伝導 が有利！

31. （参考） 各国の送電損失率
• 送配電網における各国の送電損失
– 日本 ４．８％ (2010年)
– 米国 ５．８％ (2009年）
– フランス ６．９％ (2009年）
（電気事業連合会による調査）

32. 交流常温送電との比較
直流超伝導送電 交流常温送電
送電電圧 負荷電圧に近い低圧を選択できる 抵抗損を避けるため、高圧がよい
サージ対策 廉価かつ低損失な
絶縁型電力変換器が必要
変圧器が挿入されることにより、
特段の追加対策は不要
消失電力 小（もしくは同等）
（冷却電源として消費）
大（もしくは同等）
（電力変換および送電時に、抵抗損と
して喪失）

33. データセンターでの応用（他）

34. データセンターへの応用
34
66kV 6,600V 400V 200V
サーバ機器
66kV
380V
サーバ機器
電力会社
電力会社
５００～１０００ｍ （電圧降下大きい）
超電導ケーブル（分岐あり）
たとえば・・・屋内配電線路への応用
12V

35. まとめ
• まとめ
1. 低圧送電が妥当である
2. 確実なサージ対策が困難である
3. 運転コストは交流常温送電と遜色ない
• データセンターにおける応用
1. 受電線としての活用（電気事業として）
2. 屋内配電路への適用（自家用電気設備として）