大數(shù)據(jù)中心高壓油機供電模式探討

秦 琿

（中通服咨詢設(shè)計院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

隨著大數(shù)據(jù)、互聯(lián)網(wǎng)+戰(zhàn)略上升為國家戰(zhàn)略，全國各地數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園的建設(shè)方興未艾。數(shù)據(jù)中心的后備電源通常要求具備以下性能[1]：①能快速啟動，迅速形成供電能力；②供電電壓與市電兼容，無需增加變電設(shè)備；③供電容量與數(shù)據(jù)中心用電需求匹配；④運營維護無特殊要求。基于以上原因，大數(shù)據(jù)中心通常選用高壓柴油發(fā)電機組組成并聯(lián)供電系統(tǒng)來滿足使用要求。首先，柴油發(fā)電機組從啟動到輸出穩(wěn)定電壓通常只需不到1 min時間；其次，高壓油機輸出電壓與電網(wǎng)電壓完全兼容，供電容量可達20 000 kVA，供電半徑可擴大到2～5 km，運營維護相對于傳統(tǒng)低壓油機增加了高壓輸出控制柜部分（該部分繼電保護及日常維護與高壓配電柜類似）。

目前，高壓油機并聯(lián)供電系統(tǒng)在大數(shù)據(jù)中心中已經(jīng)獲得廣泛使用，但相對于千萬級別的投資，屈指可數(shù)的有效運營時間（一類市電每年小于6h）被人廣為詬病。如何提高高壓油機并聯(lián)供電系統(tǒng)的運營效率，是大數(shù)據(jù)中心亟需解決的問題。本文根據(jù)大數(shù)據(jù)中心的使用場景，從提高油機的利用率出發(fā)，對油機供電系統(tǒng)的復用模式進行探討。

1 從復用模式方面進行分類探討

油機復用從復用模式方面分為完全復用、部分復用以及緊急復用等模式[2]。

完全復用指同一油機并聯(lián)供電系統(tǒng)為不同的機樓共用，不同機樓的電力負荷總需求超過油機并聯(lián)供電系統(tǒng)供電能力。采用此種復用模式通常要求不同機樓采用3路及3路以上市電供電。市電分別來自不同的220 kV變電站，同一時間至多有2路市電故障。

部分復用指不同油機并聯(lián)供電系統(tǒng)間通過并機方式滿足用電負荷需求。例如，A套油機并聯(lián)供電系統(tǒng)有富余容量3 000 kVA，B套油機并聯(lián)供電系統(tǒng)供電缺口為2 000 kVA，通過準同期方式，A套油機并聯(lián)供電系統(tǒng)向B套油機并聯(lián)供電系統(tǒng)提供2 000 kVA容量，滿足B套油機用電負荷的電力需求。

緊急復用指油機并聯(lián)供電系統(tǒng)供電能力不能滿足所有需保證負荷供電需求，緊急情況下只能保證最重要負荷的使用場景。這主要包括以下幾種場景[2]：①A區(qū)負荷可提供正常油機供電，B區(qū)負荷無油機供電系統(tǒng)保證，只能通過A區(qū)油機供電系統(tǒng)保證B區(qū)最重要負荷供電，此種場景下需對B區(qū)負荷進行分級并制定保證負荷投切計劃；②油機供電系統(tǒng)不能滿足A區(qū)、B區(qū)保證負荷的供電需求，只能保證A區(qū)、B區(qū)最重要的負荷供電需求，此種場景下需對A區(qū)、B區(qū)負荷進行分級并制定保證負荷投切計劃；③A區(qū)、B區(qū)均有自己的油機供電系統(tǒng)，正常情況下可滿足保證負荷供電需求，由于油機供電系統(tǒng)故障（可能是油機故障導致供電容量下降，也可能是并機系統(tǒng)故障導致無法并機）導致油機供電系統(tǒng)不能滿足所有需保證負荷供電需求，只能滿足部分最重要負荷的供電需求，此種場景下需對A區(qū)、B區(qū)的保證用電負荷進行分級，先保證最重要負荷的供電，再根據(jù)油機供電系統(tǒng)的故障情況（供電缺口），分級投入保證供電負荷。

通過以上分析可知，完全復用模式能有效降低油機投資，部分復用模式可以解決油機供電系統(tǒng)容量冗余問題。此外，對供電負荷進行分級并制定相應的投切計劃，是進行緊急復用的前提條件。

2 從油機復用的場景進行分類探討

從油機復用的場景出發(fā)，可分為園區(qū)內(nèi)復用、園區(qū)間復用以及產(chǎn)業(yè)區(qū)級復用模式[3]。

園區(qū)內(nèi)復用主要指油機并聯(lián)供電系統(tǒng)在同一運營商園區(qū)內(nèi)的不同機樓間進行復用。具體采用哪種復用模式，主要根據(jù)負荷性質(zhì)、市電可靠性、油機供電系統(tǒng)的冗余度以及園區(qū)項目的建設(shè)進度等統(tǒng)籌考慮。一般園區(qū)采用的是分期建設(shè)模式，配套的油機供電系統(tǒng)一般采取分期建設(shè)模式，在容量建設(shè)上會適度超前于通信設(shè)備投產(chǎn)進度。如果一期建設(shè)的油機供電系統(tǒng)供電容量尚有較大冗余，可在二期建設(shè)時暫緩油機供電系統(tǒng)建設(shè)或與二期油機供電系統(tǒng)進行部分復用（需在一期油機供電系統(tǒng)預留聯(lián)絡(luò)柜），以提高油機利用率。

園區(qū)間復用指不同運營商的大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)間的油機供電系統(tǒng)復用。由于園區(qū)分屬于不同的運營商，需要運營商間建立充分的信任，同時運營商應彼此即時通報用電需求、未來擴容需求及擴容時間計劃表，在實際操作中存在較大難度。

產(chǎn)業(yè)區(qū)級復用是將整個油機供電系統(tǒng)從園區(qū)供電系統(tǒng)內(nèi)獨立出來，按共享共建、租賃服務(wù)等方式為產(chǎn)業(yè)區(qū)內(nèi)的各數(shù)據(jù)中心提供后備電源。各數(shù)據(jù)中心需提前半年告知未來半年用電需求，并繳納相應的容量保證費。

產(chǎn)業(yè)區(qū)級油機供電系統(tǒng)相比園區(qū)級油機供電系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢[4]。第一，設(shè)備利用率高，各供電系統(tǒng)形成環(huán)網(wǎng)方便實現(xiàn)調(diào)度，系統(tǒng)間的容量調(diào)配成為常規(guī)操作，減少了系統(tǒng)冗余度，特別是在建設(shè)初期可減少大量的資金沉淀。第二，運維成本低，維護質(zhì)量高。電網(wǎng)規(guī)模越大，人員利用率越高，可有效降低運維成本。高壓油機供電系統(tǒng)對運維人員專業(yè)技術(shù)要求較高，要實現(xiàn)油機的復用、實現(xiàn)油機供電系統(tǒng)的準同期，需具備調(diào)度電網(wǎng)的能力，而通信運營商的維護人員一般不具備這種能力。第三，可提供高可靠性供電服務(wù)。通過構(gòu)建備用油機供電系統(tǒng)，提高園區(qū)的供電等級，比單一園區(qū)單獨建設(shè)2N油機供電系統(tǒng)具有更高的投資性價比。

3 結(jié) 論

綜上所述，通過油機復用可以有效提高油機供電系統(tǒng)的利用率，而選用何種復用模式需要根據(jù)負荷性質(zhì)、市電可靠性、油機供電系統(tǒng)的冗余度以及園區(qū)項目的建設(shè)進度等因素統(tǒng)籌考慮，從而在保證數(shù)據(jù)中心供電可靠性的前提下，提升油機供電系統(tǒng)的運營效率。