數(shù)據(jù)中心機(jī)房是實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息集中處理、傳輸、交換、儲存、管理等功能的服務(wù)平臺,然而我國數(shù)據(jù)中心的綠色化水平低,能耗普遍較高,大量數(shù)據(jù)中心高能耗不僅增加了企業(yè)成本,還造成了能源浪費(fèi),本文對燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)(以下簡稱分布式系統(tǒng))應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的適用性及節(jié)能 潛力進(jìn)行探討,將傳統(tǒng)分供系統(tǒng)作為比較對象,對燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)的供能安全性、經(jīng)濟(jì)收益、節(jié)能效益、環(huán)境保護(hù)效益進(jìn)行了分析。
1、數(shù)據(jù)中心能耗特性
數(shù)據(jù)中心對制冷的需求及可靠性要求高,機(jī)房設(shè)備發(fā)熱量大,VPS租用 國內(nèi)服務(wù)器,約占總發(fā)熱量的80%以上,且全年 不間斷運(yùn)行。數(shù)據(jù)中心主機(jī)房多位于建筑內(nèi)區(qū),冷 負(fù)荷全年變化幅度小,波動范圍為0.8~1.0,數(shù)據(jù)中心電負(fù)荷全年變化幅度小,波動范圍為 0.8~1.0.
2、降低PUE的作用
電源使用效率(PowerUsageEffectiveness,簡稱PUE)是評價數(shù)據(jù)中心能源利用效率的指標(biāo),是數(shù)據(jù)中心總能耗與關(guān)鍵設(shè)備能耗之比。PUE越接近1,說明數(shù)據(jù)中心的能效水平及綠色化程度越高。據(jù)統(tǒng)計(jì),國際上先進(jìn)數(shù)據(jù)中心的PUE可達(dá)到1.7,目前國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的PUE基本為2.0~2.5.特別是中小規(guī)模的數(shù)據(jù)中心,PUE更高,普遍在3左右。這說明 有大量的電能被空調(diào)系統(tǒng)、供配電設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、照明設(shè)備等消耗。
3、分布式系統(tǒng)適用性
對于數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目,若采取以冷定電的運(yùn)行策略,正常運(yùn)行時需補(bǔ)充很少量的市電,若采取以電定冷的運(yùn)行策略,正常運(yùn)行時幾乎完全利用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組的余熱用于制冷,不需要補(bǔ)燃,分布式系統(tǒng)以天然氣作為燃料,利用燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)等,將天然氣燃燒產(chǎn)生的高溫氣體先用于發(fā)電,然后再利用余熱供熱和制冷,還可提供生活熱水,根據(jù)數(shù)據(jù)中心的負(fù)荷特點(diǎn)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),數(shù)據(jù)中心冷電比常年保持在1.0~1.1 ,對于配置燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組、雙效溴化鋰吸收式冷水機(jī)組的分布式系統(tǒng),制冷量與發(fā)電功率之比也接近1.1,因此,分布式系統(tǒng)適用于數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目。
新建數(shù)據(jù)中心(采用先進(jìn)設(shè)計(jì))分別采用傳統(tǒng)分供系統(tǒng)(市電+電驅(qū)動空調(diào)設(shè)備)、分布式系 統(tǒng)的PUE對比,對于既有數(shù) 據(jù)中心,采用分布式系統(tǒng)后,PUE可由采用傳統(tǒng)分供系統(tǒng)時的2.17降至1.92,對于新建數(shù)據(jù)中心,采用分布式系統(tǒng)的PUE比采用傳統(tǒng)分供系統(tǒng)降低0.25.
對于北方的數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目,在冬季可直接利用室外新風(fēng)作為冷源,因此,在冬季分布式系統(tǒng)的,燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組余熱可用于外供,產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益,為在相同條件下對比兩種供能系統(tǒng)的節(jié)能、環(huán)境保護(hù)效益,傳統(tǒng)分供系統(tǒng)配置燃?xì)忮仩t房,冬季用于供熱,傳統(tǒng)分供系統(tǒng)配置情況:供電:雙路市電,備用 柴油發(fā)電機(jī), A級中心機(jī)房柴油儲存量保證72h使用。
供冷:電驅(qū)動冷水機(jī)組,6用1備。
供熱:燃?xì)忮仩t房,熱功率與分布式系統(tǒng)余熱熱功率接近。
4、分布式系統(tǒng)配置情況:
供電:4臺燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā) 電機(jī)組,單機(jī)發(fā)電功率為4.3MW,3用1備,采取雙管道供氣(必要時由LNG應(yīng)急氣源保障),配置雙路 市電作為備用電源。
供冷:4臺煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷水機(jī)組(以下簡稱吸收式機(jī)組),且具備直 燃功能, 3用1備,4臺電驅(qū)動冷水機(jī)組作為備用。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組與吸收式機(jī)組采用模塊化處 理,每個模塊化單元包括1臺燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組與1臺吸收式機(jī)組。
5、供能安全性:
故障狀態(tài)下傳統(tǒng)分供系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)供能安全性比較見表,服務(wù)器租用 免備案服務(wù)器,分布式系統(tǒng)的安全性不低于傳統(tǒng)分供系統(tǒng)。
6、電費(fèi)計(jì)算
按一線城市1~10kV非工業(yè)類用電的分時電價為:高峰電價1.177元/(kW.h),平段電價0.801元/(kW.h),低谷電價0.324元/(kW.h)。計(jì)算發(fā)電收益時,電價按平均電價0.767元/(kW.h)計(jì)算,分布式系統(tǒng)自用電量按5%計(jì)算。冷價取0.4元/(kW.h),熱價取0.314元/(kW.h),天然氣 價格取2.67元/m3,單位發(fā)電量設(shè)備維護(hù)費(fèi)取0.08元/(kW.h)。供能系統(tǒng)運(yùn)行時間按每年360d, 每天24h計(jì)算。燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組余熱制冷時間按270d計(jì)算,余熱外供時間按90d計(jì)算。分布式系統(tǒng)年運(yùn)行數(shù)據(jù)見表3.根據(jù)表3數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算, 分布式系統(tǒng)年經(jīng)濟(jì)收益為3817×104 元/a.
7、節(jié)能效益
將耗電量、耗氣量均折算成標(biāo)準(zhǔn)煤耗量,耗電量與標(biāo)準(zhǔn)煤耗量的折算系數(shù)取0.326kg/(kW.h),天 然氣與標(biāo)準(zhǔn)煤耗量的折算系數(shù)取1.2303kg/m3 . 傳統(tǒng)分供系統(tǒng)、 分布式系統(tǒng)年能耗量見表4.根據(jù)表4數(shù)據(jù)計(jì)算,與傳統(tǒng)分供系統(tǒng)相比,分布式系統(tǒng)的年節(jié)能量(以標(biāo)準(zhǔn)煤耗計(jì))為12350.7t/a.
8、環(huán)境保護(hù)效益