卡特燃气发电机组解决方案(1016).

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1、中国人民银行数据中心中国人民银行数据中心CCHPCCHP项目项目 卡特彼勒燃气发电机组解决方案卡特彼勒燃气发电机组解决方案 1 我国我国20082008年颁布执行的年颁布执行的电子信息系统机房设计规范电子信息系统机房设计规范GB50174-2008GB50174-2008对电子信息对电子信息 系统系统电气部分做了严格的技术要求：做了严格的技术要求： 数据中心对于能源系统的要求数据中心对于能源系统的要求 项目项目 技术要求技术要求 备注备注 A A 级级 B B 级级 C C 级级 电气技术 供电电源 两个电源供电两个电源不应同时受到损坏 两回线路供电 变压器 M （ 1+1）冗余 N 用电容量

2、较大时，设置专用 电力变压器供电 （ M=1、 2、 3.） 后备柴油发电机系统 N 或（ N+X）冗余（ X=1N） N 供电电源不能满足 需求时 不间断电源系统的供电时间 满足 信息存储要求时，可不 设置柴油 发电机。 后备柴油发电机的基本容量 应包括不间断电源系统的基本容量、空调和制冷设备的基 本容量、应急照明 和消防等涉及生命安全的负荷容量 柴油发电机燃料存储量 72h 24h 不间断电源系统配置 2N 或 M（ N+1）N+X 冗余 N 冗余（ M=2、 3、 4） （ X=1N） 不间断电源系统电池备用时 间 15min 柴油发电机作为后备电源时 根据实际需要确定 空调系统配电 双

3、路电源（其中至少一路为 应急电源），末端切换。采 用放射式配电系统 双路电源，末端切换。 采用放射式配电系统。 采用放射式配电系统。 2 我国我国20082008年颁布执行的年颁布执行的电子信息系统机房设计规范电子信息系统机房设计规范GB50174-2008GB50174-2008对电子信息对电子信息 系统系统电源质量电源质量做了严格的技术要求：做了严格的技术要求： 数据中心对于能源系统的要求数据中心对于能源系统的要求 项目项目 技术要求技术要求 备注备注 A A 级级 B B 级级 C C 级级 电子信息设备供电电源质量要求 稳态电压偏移范围（ %） 3 5 稳态频率偏移范围（ Hz） 0.

4、5 电池逆变工作方式 输入电压波形失真度（ %） 5 电子信息设备正常工作时 零地电压（ V） 2 应满足设备使用要求 允许断电持续时间（ ms） 04 010 不间断电源系统输入端 THDI 含量（ %） 15 339 次谐波 3 数据中心对于能源系统的第一要求：数据中心对于能源系统的第一要求： 可靠性要高，供电质量要稳，即安全性为第一设计原则。尤其可靠性要高，供电质量要稳，即安全性为第一设计原则。尤其A A类数据中心机房。类数据中心机房。 数据数据中心中心的能源系统现状：的能源系统现状： l l 数据数据中心的中心的动力和动力和能耗及安全能耗及安全问题问题日益日益突出；突出； l l 用户

5、用户对动力对动力支撑系统支撑系统有较有较高要求，高要求，服务器当机服务器当机或闪或闪断可能导致断可能导致巨额巨额赔偿赔偿； l l 数据数据的价值已的价值已远远远远高于动力高于动力设备的设备的价值。价值。 数据中心对于能源系统的要求数据中心对于能源系统的要求 4 新的数据中心对于能源系统的全新要求：新的数据中心对于能源系统的全新要求： l l 可用性可用性高高 可用性可用性是数据中心建设中最重要的永远不变的基础是数据中心建设中最重要的永远不变的基础 l l 安全性高安全性高 满足满足数据数据中心的中心的安全需求安全需求可靠、稳定可靠、稳定 l l 可维护性高可维护性高 l l 灵活性高灵活性高

6、 l l 节能性高节能性高 降低降低PUEPUE，提高，提高DCEDCE 数据中心对于能源系统的要求数据中心对于能源系统的要求 5 数据中心如何实现节能数据中心如何实现节能 6 数据中心如何实现节能数据中心如何实现节能 目标: 将PUE 从2.13 提高到1.39 如何达成: 升级电源和制冷基础设施 利用自然冷却制冷 房间级制冷转换为 行级和机柜级制冷 对电源和制冷模块正确选型 更高的UPS效率 400/231 V 无变压器配电 制冷系统的动态控制 (变频调速风机，水泵 和冷水机) 32% 贡献将 降低.24 PUE 16%贡献将 降低.12 PUE 16%贡献将 降低 0.12 PUE 16

7、%贡献将 降低.12 PUE 10% 贡献将 降低.07 PUE 10% 贡献将 降低.07 PUE PUE 2.13 1.39 本饼状图代表我们所说的 整体PUE改进 每一部分都是升级对相应 的PUE改进的贡献 7 数据中心数据中心节能定律节能定律： uu ITIT设备节能是机房节能的基础，采用低能耗主设备是最重要设备节能是机房节能的基础，采用低能耗主设备是最重要 的机房节能的机房节能措施措施 IT IT设备能耗是数据中心总能耗最主要的决定因数设备能耗是数据中心总能耗最主要的决定因数 随着随着PUEPUE标准的采用标准的采用,IT,IT设备能耗占数据中心总能耗的比重会越来越高设备能耗占数据中

8、心总能耗的比重会越来越高 uu 空调空调设备节能是机房节能的设备节能是机房节能的关键关键 消除消除274W274W机房热需要消耗机房热需要消耗107W107W的电的电。 采用采用空调系统节能综合方案是机房节能空调系统节能综合方案是机房节能的的 关键关键 uu 供电系统供电系统节能是机房节能不可缺的节能是机房节能不可缺的要素要素 采用采用高效率的高效率的供电系统供电系统是机房节能是机房节能要素。要素。 采用燃气冷热电三联供（采用燃气冷热电三联供（CCHP CCHP）能源系统在空调设备节能及供电系统节）能源系统在空调设备节能及供电系统节 能方面能有效帮助数据中心降低能方面能有效帮助数据中心降低PU

9、EPUE，降低能耗。，降低能耗。 数据中心如何实现节能数据中心如何实现节能 PUE = 1 + PUE = 1 + 制冷能耗因子制冷能耗因子+ + 供电能耗因子供电能耗因子+ + 其它能耗因子其它能耗因子 8 能源能源中心的建设中心的建设理念理念: : 燃气冷热电三燃气冷热电三联联供供(CCHP)(CCHP)能源系统作为数据 能源系统作为数据中心的配套设施，要配中心的配套设施，要配 合数据中心整体设计要求和理念，建设成为合数据中心整体设计要求和理念，建设成为安全、高效、节能、低排放安全、高效、节能、低排放 、智能化、智能化的现代化供能中心的现代化供能中心。 CCHPCCHP为主的综合供能为主的

10、综合供能方案方案主要主要包含包含: : CCHPCCHP系统系统 备用备用电电制冷系统制冷系统 市电系统市电系统 数据中心数据中心CCHPCCHP能源系统能源系统 9 以以CCHPCCHP为主为主的综合供能方案的综合供能方案: : 供电方案供电方案 CCHP系统采用并网运行方式。发电机组全年运行，全年为数据中心提供电、冷。发电机组作为常用电 源，年运行小时为8000小时以上，为数据中心提供电负荷，市电作为备用电源。 供供冷冷方案方案 由于CCHP系统全年运行，优先利用发电机组所产生的烟气与缸套水的余热制冷。冬季，由于室外温度 较低，优先采用自然冷却方式为数据中心提供冷量。正常情况下，夏季由冷温

11、水机组为数据中心提供冷 量，为提高备用电制冷机的利用率，考虑利用备用电制冷机向周边建筑供冷，同时也提高了项目的经济 性。 供热方案供热方案 冬季，由于采用自然冷却方式为数据中心提供冷量，则冷温水机组可利用发电余热进行制热，可满足 周边建筑的冬季采暖需求，也可同时配置燃气锅炉进行调峰。或进一步可结合热泵系统供热。 数据中心数据中心CCHPCCHP能源系统能源系统 10 数据中心数据中心CCHPCCHP系统供能的特点系统供能的特点: : 数据中心负荷大而稳定、供能时间长，对能源安全性要求高； 采用多路电源，即燃气发电机组+市电，满足数据中心的用电量及等级要求，备用电源 系统为2N，空调系统配电为双

12、路电源，保证了数据中心机房用电及空调用电的可靠性。 采用多套供冷方案即余热型冷热水机组+余热型冷热水机组100%补燃+电制冷机组+自然 冷却，满足数据中心的用冷量及等级要求。 为提高项目的设备利用率及能源综合利用率，结合周边建筑的负荷特性，在满足为数据 中心供冷的同时，还为周边建筑提供冷、热； 为提高项目经济性，项目采用了自然冷却方式制冷，节省一次能源消耗； 系统集成程度高，控制策略复杂，采用最先进的集成控制方式和智能化设计理念。 数据中心数据中心CCHPCCHP能源系统能源系统 11 CCHPCCHP系统供能与市电供能的比较系统供能与市电供能的比较 数据中心数据中心CCHPCCHP能源系统能

13、源系统 序号序号项目项目市电市电CCHPCCHP备注备注 01一次能源 多样、丰富 煤炭、石油、天然气、水电 、太阳能、风能等都可以作 为市电网的一次能源 比较单一 原则上天然气、油、煤炭均可 ，但考虑到环保及效率等因素 ，目前天然气是首选 该项市电较CCHP 可靠。 02输配电网络 复杂 发电厂要经过升压再进行输 送，到目的地城市后要经过 数级降压才能给用户使用。 这个过程电能的损耗约为 10%或以上。 简单 发出的点直接给用户使用，系 统非常简单。 03综合可靠性 相对较低 由于系统复杂，发电、供配 电系统级数多，任何环节、 任何设备出现问题都会影响 到系统的可靠性。 相对较高 系统简单，

14、层次少，只要有稳 定的一次能源，可靠性就可以 得到保障。 12 怎样才能对数据中心怎样才能对数据中心CCHPCCHP系统作出初步设计和设备选型系统作出初步设计和设备选型: : l 数据中心的规划等级及设计原则 只有明确了等级，才明确CCHP等系统的设计原则 l 数据中心负荷状况，包含电负荷、冷负荷，需要详细的的设计参数，如数据机房IT设备 负荷、电制冷负荷、精密空调负荷、照明负荷、所有负荷的细项；冷负荷亦是 l 数据中心电气和空调暖通系统的一次设计图及主要设备表和设计原则 l 数据中心能源系统空置机房的图纸或预留位置的图纸，确定系统能否安置 1) CCHP系统是冷、热、电三联供系统建立在能量的

15、梯级利用概念基础上的，以天然气为一次能源，产生冷 、热、电的朕产联供系统。提高了天然气能源利用率，大量节省了一次能源。数据中心负荷波动较小， 用电和用冷量大，常年需要供冷，符合CCHP的运行特点，能够提高CCHP的经济性。 I.2)数据中心使用三联供，应以用电负荷的容量作为设计的依据。通过合理的设计，CCHP系统可满足数据 机房的供电和供冷需要，保证数据中心用电和用冷的可靠性。 数据中心数据中心CCHPCCHP能源系统能源系统 13 Essential Loads - A Non Essential Loads - B Non Essential Loads - A A B Essential Loads - B GG 1MW1MW GG UPS N+1 UPS N+1 400V 40 0V 10kV10kV 中国人民银行项目电气初设中国人民银行项目电气初设 14 DG 市电市电 电力 备用 冰水机 烟气热水混 合型吸收式 冰水机（加 补燃头） 高温缸套水 电力 2MW 94C 2.5kPaP5 kPa 11C 5C 0.4 kV 2 x G3512E 燃气发电机组 机房制冷 2.2 MWth 电力 2 MW 以G3512E燃气发电机组 为核心设备的能源站 IDC能源需求 高温排气