大数据中心高压油机供电模式探讨

2020-01-06秦珲

通信电源技术 2020年1期

秦珲

（中通服咨询设计院有限公司，江苏南京 210019）

0 引言

随着大数据、互联网+战略上升为国家战略，全国各地数据产业园的建设方兴未艾。数据中心的后备电源通常要求具备以下性能[1]：①能快速启动，迅速形成供电能力；②供电电压与市电兼容，无需增加变电设备；③供电容量与数据中心用电需求匹配；④运营维护无特殊要求。基于以上原因，大数据中心通常选用高压柴油发电机组组成并联供电系统来满足使用要求。首先，柴油发电机组从启动到输出稳定电压通常只需不到1 min时间；其次，高压油机输出电压与电网电压完全兼容，供电容量可达20 000 kVA，供电半径可扩大到2～5 km，运营维护相对于传统低压油机增加了高压输出控制柜部分（该部分继电保护及日常维护与高压配电柜类似）。

目前，高压油机并联供电系统在大数据中心中已经获得广泛使用，但相对于千万级别的投资，屈指可数的有效运营时间（一类市电每年小于6h）被人广为诟病。如何提高高压油机并联供电系统的运营效率，是大数据中心亟需解决的问题。本文根据大数据中心的使用场景，从提高油机的利用率出发，对油机供电系统的复用模式进行探讨。

1 从复用模式方面进行分类探讨

油机复用从复用模式方面分为完全复用、部分复用以及紧急复用等模式[2]。

完全复用指同一油机并联供电系统为不同的机楼共用，不同机楼的电力负荷总需求超过油机并联供电系统供电能力。采用此种复用模式通常要求不同机楼采用3路及3路以上市电供电。市电分别来自不同的220 kV变电站，同一时间至多有2路市电故障。

部分复用指不同油机并联供电系统间通过并机方式满足用电负荷需求。例如，A套油机并联供电系统有富余容量3 000 kVA，B套油机并联供电系统供电缺口为2 000 kVA，通过准同期方式，A套油机并联供电系统向B套油机并联供电系统提供2 000 kVA容量，满足B套油机用电负荷的电力需求。

紧急复用指油机并联供电系统供电能力不能满足所有需保证负荷供电需求，紧急情况下只能保证最重要负荷的使用场景。这主要包括以下几种场景[2]：①A区负荷可提供正常油机供电，B区负荷无油机供电系统保证，只能通过A区油机供电系统保证B区最重要负荷供电，此种场景下需对B区负荷进行分级并制定保证负荷投切计划；②油机供电系统不能满足A区、B区保证负荷的供电需求，只能保证A区、B区最重要的负荷供电需求，此种场景下需对A区、B区负荷进行分级并制定保证负荷投切计划；③A区、B区均有自己的油机供电系统，正常情况下可满足保证负荷供电需求，由于油机供电系统故障（可能是油机故障导致供电容量下降，也可能是并机系统故障导致无法并机）导致油机供电系统不能满足所有需保证负荷供电需求，只能满足部分最重要负荷的供电需求，此种场景下需对A区、B区的保证用电负荷进行分级，先保证最重要负荷的供电，再根据油机供电系统的故障情况（供电缺口），分级投入保证供电负荷。

通过以上分析可知，完全复用模式能有效降低油机投资，部分复用模式可以解决油机供电系统容量冗余问题。此外，对供电负荷进行分级并制定相应的投切计划，是进行紧急复用的前提条件。

2 从油机复用的场景进行分类探讨

从油机复用的场景出发，可分为园区内复用、园区间复用以及产业区级复用模式[3]。

园区内复用主要指油机并联供电系统在同一运营商园区内的不同机楼间进行复用。具体采用哪种复用模式，主要根据负荷性质、市电可靠性、油机供电系统的冗余度以及园区项目的建设进度等统筹考虑。一般园区采用的是分期建设模式，配套的油机供电系统一般采取分期建设模式，在容量建设上会适度超前于通信设备投产进度。如果一期建设的油机供电系统供电容量尚有较大冗余，可在二期建设时暂缓油机供电系统建设或与二期油机供电系统进行部分复用（需在一期油机供电系统预留联络柜），以提高油机利用率。

园区间复用指不同运营商的大数据产业园区间的油机供电系统复用。由于园区分属于不同的运营商，需要运营商间建立充分的信任，同时运营商应彼此即时通报用电需求、未来扩容需求及扩容时间计划表，在实际操作中存在较大难度。

产业区级复用是将整个油机供电系统从园区供电系统内独立出来，按共享共建、租赁服务等方式为产业区内的各数据中心提供后备电源。各数据中心需提前半年告知未来半年用电需求，并缴纳相应的容量保证费。

产业区级油机供电系统相比园区级油机供电系统具备以下优势[4]。第一，设备利用率高，各供电系统形成环网方便实现调度，系统间的容量调配成为常规操作，减少了系统冗余度，特别是在建设初期可减少大量的资金沉淀。第二，运维成本低，维护质量高。电网规模越大，人员利用率越高，可有效降低运维成本。高压油机供电系统对运维人员专业技术要求较高，要实现油机的复用、实现油机供电系统的准同期，需具备调度电网的能力，而通信运营商的维护人员一般不具备这种能力。第三，可提供高可靠性供电服务。通过构建备用油机供电系统，提高园区的供电等级，比单一园区单独建设2N油机供电系统具有更高的投资性价比。