秦 琿
(中通服咨詢?cè)O(shè)計(jì)院有限公司,江蘇 南京 210019)
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?cái)?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(dòng),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(yùn)營維護(hù)無特殊要求?;谝陨显颍髷?shù)據(jù)中心通常選用高壓柴油發(fā)電機(jī)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(jī)組從啟動(dòng)到輸出穩(wěn)定電壓通常只需不到1 min時(shí)間;其次,高壓油機(jī)輸出電壓與電網(wǎng)電壓完全兼容,供電容量可達(dá)20 000 kVA,供電半徑可擴(kuò)大到2~5 km,運(yùn)營維護(hù)相對(duì)于傳統(tǒng)低壓油機(jī)增加了高壓輸出控制柜部分(該部分繼電保護(hù)及日常維護(hù)與高壓配電柜類似)。
目前,高壓油機(jī)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(duì)于千萬級(jí)別的投資,屈指可數(shù)的有效運(yùn)營時(shí)間(一類市電每年小于6h)被人廣為詬病。如何提高高壓油機(jī)并聯(lián)供電系統(tǒng)的運(yùn)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(chǎng)景,從提高油機(jī)的利用率出發(fā),對(duì)油機(jī)供電系統(tǒng)的復(fù)用模式進(jìn)行探討。
油機(jī)復(fù)用從復(fù)用模式方面分為完全復(fù)用、部分復(fù)用以及緊急復(fù)用等模式[2]。
完全復(fù)用指同一油機(jī)并聯(lián)供電系統(tǒng)為不同的機(jī)樓共用,不同機(jī)樓的電力負(fù)荷總需求超過油機(jī)并聯(lián)供電系統(tǒng)供電能力。采用此種復(fù)用模式通常要求不同機(jī)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(shí)間至多有2路市電故障。
部分復(fù)用指不同油機(jī)并聯(lián)供電系統(tǒng)間通過并機(jī)方式滿足用電負(fù)荷需求。例如,A套油機(jī)并聯(lián)供電系統(tǒng)有富余容量3 000 kVA,B套油機(jī)并聯(lián)供電系統(tǒng)供電缺口為2 000 kVA,通過準(zhǔn)同期方式,A套油機(jī)并聯(lián)供電系統(tǒng)向B套油機(jī)并聯(lián)供電系統(tǒng)提供2 000 kVA容量,滿足B套油機(jī)用電負(fù)荷的電力需求。
緊急復(fù)用指油機(jī)并聯(lián)供電系統(tǒng)供電能力不能滿足所有需保證負(fù)荷供電需求,緊急情況下只能保證最重要負(fù)荷的使用場(chǎng)景。這主要包括以下幾種場(chǎng)景[2]:①A區(qū)負(fù)荷可提供正常油機(jī)供電,B區(qū)負(fù)荷無油機(jī)供電系統(tǒng)保證,只能通過A區(qū)油機(jī)供電系統(tǒng)保證B區(qū)最重要負(fù)荷供電,此種場(chǎng)景下需對(duì)B區(qū)負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)并制定保證負(fù)荷投切計(jì)劃;②油機(jī)供電系統(tǒng)不能滿足A區(qū)、B區(qū)保證負(fù)荷的供電需求,只能保證A區(qū)、B區(qū)最重要的負(fù)荷供電需求,此種場(chǎng)景下需對(duì)A區(qū)、B區(qū)負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)并制定保證負(fù)荷投切計(jì)劃;③A區(qū)、B區(qū)均有自己的油機(jī)供電系統(tǒng),正常情況下可滿足保證負(fù)荷供電需求,由于油機(jī)供電系統(tǒng)故障(可能是油機(jī)故障導(dǎo)致供電容量下降,也可能是并機(jī)系統(tǒng)故障導(dǎo)致無法并機(jī))導(dǎo)致油機(jī)供電系統(tǒng)不能滿足所有需保證負(fù)荷供電需求,只能滿足部分最重要負(fù)荷的供電需求,此種場(chǎng)景下需對(duì)A區(qū)、B區(qū)的保證用電負(fù)荷進(jìn)行分級(jí),先保證最重要負(fù)荷的供電,再根據(jù)油機(jī)供電系統(tǒng)的故障情況(供電缺口),分級(jí)投入保證供電負(fù)荷。
通過以上分析可知,完全復(fù)用模式能有效降低油機(jī)投資,部分復(fù)用模式可以解決油機(jī)供電系統(tǒng)容量冗余問題。此外,對(duì)供電負(fù)荷進(jìn)行分級(jí)并制定相應(yīng)的投切計(jì)劃,是進(jìn)行緊急復(fù)用的前提條件。
從油機(jī)復(fù)用的場(chǎng)景出發(fā),可分為園區(qū)內(nèi)復(fù)用、園區(qū)間復(fù)用以及產(chǎn)業(yè)區(qū)級(jí)復(fù)用模式[3]。
園區(qū)內(nèi)復(fù)用主要指油機(jī)并聯(lián)供電系統(tǒng)在同一運(yùn)營商園區(qū)內(nèi)的不同機(jī)樓間進(jìn)行復(fù)用。具體采用哪種復(fù)用模式,主要根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)、市電可靠性、油機(jī)供電系統(tǒng)的冗余度以及園區(qū)項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)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(jī)供電系統(tǒng)一般采取分期建設(shè)模式,在容量建設(shè)上會(huì)適度超前于通信設(shè)備投產(chǎn)進(jìn)度。如果一期建設(shè)的油機(jī)供電系統(tǒng)供電容量尚有較大冗余,可在二期建設(shè)時(shí)暫緩油機(jī)供電系統(tǒng)建設(shè)或與二期油機(jī)供電系統(tǒng)進(jìn)行部分復(fù)用(需在一期油機(jī)供電系統(tǒng)預(yù)留聯(lián)絡(luò)柜),以提高油機(jī)利用率。
園區(qū)間復(fù)用指不同運(yùn)營商的大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園區(qū)間的油機(jī)供電系統(tǒng)復(fù)用。由于園區(qū)分屬于不同的運(yùn)營商,需要運(yùn)營商間建立充分的信任,同時(shí)運(yùn)營商應(yīng)彼此即時(shí)通報(bào)用電需求、未來擴(kuò)容需求及擴(kuò)容時(shí)間計(jì)劃表,在實(shí)際操作中存在較大難度。
產(chǎn)業(yè)區(qū)級(jí)復(fù)用是將整個(gè)油機(jī)供電系統(tǒng)從園區(qū)供電系統(tǒng)內(nèi)獨(dú)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(yīng)的容量保證費(fèi)。
產(chǎn)業(yè)區(qū)級(jí)油機(jī)供電系統(tǒng)相比園區(qū)級(jí)油機(jī)供電系統(tǒng)具備以下優(yōu)勢(shì)[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(shí)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(yùn)維成本低,維護(hù)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(yùn)維成本。高壓油機(jī)供電系統(tǒng)對(duì)運(yùn)維人員專業(yè)技術(shù)要求較高,要實(shí)現(xiàn)油機(jī)的復(fù)用、實(shí)現(xiàn)油機(jī)供電系統(tǒng)的準(zhǔn)同期,需具備調(diào)度電網(wǎng)的能力,而通信運(yùn)營商的維護(hù)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(jī)供電系統(tǒng),提高園區(qū)的供電等級(jí),比單一園區(qū)單獨(dú)建設(shè)2N油機(jī)供電系統(tǒng)具有更高的投資性價(jià)比。
綜上所述,通過油機(jī)復(fù)用可以有效提高油機(jī)供電系統(tǒng)的利用率,而選用何種復(fù)用模式需要根據(jù)負(fù)荷性質(zhì)、市電可靠性、油機(jī)供電系統(tǒng)的冗余度以及園區(qū)項(xiàng)目的建設(shè)進(jìn)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(jī)供電系統(tǒng)的運(yùn)營效率。