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    大连普阳

    数据中央机房新型发电技能剖析

    发电是数据机房和网络机房高可用性供电零碎的要害构成局部。虽然IT零碎依托电池或飞轮发电机也能对峙任务数分钟乃至几小时,但若要到达"五个九"的可用性程度,必需具有当地发电的才能。在供电状况较恶劣的中央,也必需停止发电,使可用性到达99.99%或99.9%。要处理该题目,传统的方法是接纳备用柴油机或燃气发电机与UPS相联合,在可用性要求很高的使用中,可运用此类备用发电机的N+l阵列。
      
      也有人提出,燃料电池和微型燃气轮机是网络机房和数据机房发电方案的上乘之选。这类零碎不只可以继续为网络机房或数据机房供电,还可以发生逾额的电力以用于别的负载或反应给市电网络。其零碎可用性和总拥有本钱因零碎的运用方法而异,上面将对此停止阐述。
      
     1.发电机任务形式
      
      (1)备用形式
      
      该形式接纳交换市电作为次要的供电电源,当地发电只是作为方案中的断电或交换主电源呈现毛病时的后备电源。备用零碎启动时,将运用UPS作为零碎启动延时的过渡。关于拥有当地发电机的网络机房和数据机房,有99%以上接纳这种任务形式。
      
      (2)继续形式
      
      该形式接纳当地发电作为次要的供电方法,而将市电作为断电或当地发电呈现毛病时的后备电源。负载由当地发电机供电,并在零碎切换进程中接纳UPS作为延时的过渡。当地发电机只为要害负载供电,假如当地发电机的功率凌驾负载功率,则能够末充沛应用发电零碎,或其任务服从处于服从曲线上某个较低的点。
      
      (3)市电交互形式
      
      该形式接纳当地发电作为次要的供电方法,而将市电作为断电或当地发电呈现毛病时的后备电源。当地发电机与市电并联,如许可以将发生的凌驾要害负载功率的电能反应给市电。在该形式中,凌驾的电量能够只是被零碎中别的的非要害负载所耗费,也能够逆向流入市电网络。通常,需求接纳UPS来为要害负载提供缓冲维护,以免遭到供电变革的影响。正常状况下,发电零碎任务于其服从曲线上经济效益最高的点。
      
     2.容错形式
      
      无论接纳何种技能或形式,都可以经过以下办法来进步可用性。
      
      (1)双路构造
      
      若接纳双路构造,则整个发电零碎都将处于冗余维护下。抱负状况下,冗余性应普及整个电源零碎,而且不断延伸到要害负载,要害负载自身应设置装备摆设为可承受双路电源输出。
      
      (2)N+1构造
      
      在该构造中,发电零碎中牢靠性最低的组件由多个并联设置装备摆设组成,以便在此中一个呈现毛病后,别的设置装备摆设可以持续为要害负载供电。
      
     3.总拥有成木(TCO)
      
      在选择发电零碎时,本钱题目固然纷歧定起决议作用,但一直是一个至关紧张的思索要素。发电零碎的总拥有本钱(TCO)由以下本钱组成:○1工程设计本钱;○2投资本钱;○3装置/启动本钱;○4维护本钱;○5燃料本钱;○6节能(用于增加燃料本钱)。
      
      在实践使用中,以下要素会对TCO的盘算后果形成较大的影响:○1燃料本钱与电力本钱:
      
      ○2市电闲置费或备用电源费;○3反向馈电价钱和办理费;○4供电零碎的负载百分比。
      
      我们可以构建一个模子来预算种种技能与任务形式的总拥有本钱。关于传统的备用发电机,盘算所需的数据很容易取得,预算后果也比拟牢靠。关于燃料电池和微型燃气轮机,我们基于行业将来3~5年的计划对设置装备摆设本钱停止了预算,这一前瞻性的后果可以为这些技能将来的经济效益提供无益的指点。
      
      给定设置装备摆设本钱、装置本钱、维护本钱和能量数据,可以很容易盘算出一个运用寿命为10年的典范数据机房的TCO,此处不再赘述。
      
      剖析得出以下根本结论。
      
      (1)后期本钱与运用寿命时期的动力本钱相称。
      
      (2)燃料电池和微型燃气轮机浪费的动力本钱缺乏以抵消因接纳这些技能而进步的后期本钱。
      
      (3)假定通常状况下数据机房的应用率远远低于100%,那么与备用形式或市电交互形式相比,继续当地发电是最不经济的形式。

      (4)当地发电的低服从抵销了接纳低本钱燃料所带来的大局部益处。
      
      4.别的留意事变
      
      从经济的角度而言,数据机房发电零碎接纳燃料电池和微型燃气轮机并不比接纳备用发电机更具劣势。不外在思索到别的一些实践状况之后,接纳燃料电池或微型燃气轮机技能也不失为一个值得实验的选择,以下对此停止了细致阐述。
      
      (1)排放物
         外地的法则法例或公司的规章制度有能够对排放物做出了限定。在浩繁当地发电零碎方案中,面对排放物困扰最为严峻的是柴油发起机。支持将柴油机作为备用发电机的观念以为,固然其单元工夫的排放量较大,不外任务工夫很短,因此总的排放量较低。不外实践上备用柴油机在启动时会发生少量的可见烟尘,尤其是当柴油机作为备用电源要在霎时承当起负载时更是云云。因而柴油机在启动时每每会遭到四周住民的埋怨,从而能够招致预先遭到有关法例的控制如许一个十分旭忱的场面。
      
      为了停止TCO剖析,我们假定用自然气或丙烷燃料的备用发电机来替换普遍运用的柴油发电机。这些发电机的本钱要比柴油发电机的本钱超过跨过约莫30%,但极大地增加了排放物,尤其是可见排放物。假如次要目标是为了增加排放物,无数据表现,以自然气或丙烷为燃料的发电秘密比电池资料或微型燃气轮机经济得多。
      
      (2)可用性
      
      关于很多数据机房和网络机房而言,停机本钱非常昂贵。有人曾提出,与备用发电机相比,燃料电池和微型燃气轮机可以进步零碎的总体可用性。人们常常会提及一个数据,即各用发电机在需求启动时只要90%的乐成概率。
      
      要评定此论点能否准确,需求燃料电池和微型燃气轮机的牢靠性数据,以及毛病形式的特性及其所需的修缮工夫,现在还无法取得这些数据。
      
      我们可以一定的是,在容错方面停止投资可以进步任何供电零碎的可用性。比方,后面讨论过的N+l构造和双路构造。别的,增强同步维护设计、改良形态监控以及加强维护等步伐都可以进步可用性。现在有证据标明,假如将备用发电机零碎所浪费的TCO用于进步此类零碎的可用性,则可以抵销燃料电池或微型燃气轮机的任何能够的(及尚未证明的)可用性劣势。
      
      (3)取消别的设置装备摆设
      
      很多有关燃料电池和微型燃气轮机的讨论都以为,接纳新技能后,供电零碎中别的某些设置装备摆设可以取消,从而能够会低落本钱、进步可用性及服从,去失UPS或电池是讨论得较多的一个话题。若接纳市电交互形式,则依然需求接纳UPS来断绝要害负载与市电。若接纳继续形式,也依然需求接纳UPS来为要害负载提供缓冲维护,使之免受别的负载(如空调安装)的影响。若接纳备用形式,很显然,在发电性能够运转之前必需用UPS为要害负载供电。
      
      在继续形式或市电交互形式中运用时,UPS的后备工夫准绳上要比用在备用形式中的后备工夫短,因此其电池可以更小。不外,延长特定负载的电池运转工夫,会给电池形成更大的压力,并低落零碎牢靠性。接纳现在的电池技能,不行能将电池的巨细减少至运转工夫低于5分钟。假如在继续形式或市电交互形式下接纳带飞轮的UPS,那么发电零碎可以不必电池。不外,没无数据标明该步伐会给TCO带来任何好处。别的,实践数据机房的毛病数据表现,电池所提供的后备工夫可以为在发作非常毛病时停止人为干涉提供工夫,从而避免停机。
      
      (4)从交换电转换为直流电
      
      某些关于燃料电池和微型燃气轮机的讨论以为,数据机房和网络机房接纳这些技能后可以不再需求交换电源。其观念是,接纳直流电源为要害负载供电可以增加电力转换步调,而燃料电池和微型燃气轮机发生的都是直流电,因此有能够间接接纳。
      
      这种观念实践上不实在际。起首,数据机房或网络机房运营所需的很多设置装备摆设都需求交换电,让这些设置装备摆设改为接纳直流电简直是不行能的。这些设置装备摆设包罗照明设备、空调安装、办公设置装备摆设,乃至团体盘算机。其次,以为直流电比交换电服从更高或更具劣势的观念无疑是错误的。
      
      (5)热电联产
      
      无论何种发电零碎,除了发生电能之外,还会发生更多的热能。假如能将这局部热量转化为有效的动力,从而代替别的必须的热源,那么有能够大大低落本钱。但很惋惜,数据机房自身所发生的热量曾经充足多了,并不带要多余的热能。因而,在将浪费本钱的设想付诸理想之前,必需先找到继续热能的用武之地,固然如许的使用情况难以找到。但无数据表现,在此类特别情况中市电交互热电联产发电零碎的TCO要低于备用供电零碎的TCO。
      
      请留意,当接纳热电联产时,无数据表现,以自然气为燃料的发起机的TCO仍比燃料电池或微型燃气轮机低很多。
      (6)冷电联产
      
      发电进程中所发生废热的另一个用处是经过名为"吸取式制冷机"的设置装备摆设来驱动制冷安装。此时,废热实践上转换为数据机房所需的制冷动力。由于普通的数据机房在运转制冷零碎方面所需的电能并不少于要害负载所需的电能,因而这种办法带来了双重益处:既低落了电力负载,又进步了发电零碎的服从。从实际上而言,这会明显增加数据机房的TCO。
      
      就现在而言,在不丧失劣势的状况下为冷电联产零碎提供容错功用依然是一个尚未霸占的技能困难。
      
      废热的温度越高,接纳吸取式制冷机的冷电联供零碎的功能也越高。因而。PEM等燃料电池技能不合适接纳吸取式制冷机。由于其任务温度太低,而微型燃气轮机的废热温度最合适冷热联产方案。
      
      (7)与市电完全断开
      
      某些文章中偶然会提到,接纳燃料电池或微型燃气轮机的数据机房可以彻底与市电网络断开。如许一来,便无需备用用度或别的市电用度,这也使得可以将数据机房建在无法获得交换市电增允许可的中央。
      
      与市电阻遏的确带来了诸多新的技能题目。比方,发电机的冷启动、无市电作为后备电源的丧失等等。别的,设备还要依赖于经过管道或汽车运送的燃料,因此能够碰面临供给不畅题目。燃气设置装备摆设也能够在告急关键中止运转,比方,在遇到稀有冰冷气候而急需燃气时,燃气压力却在降落。
      
      无数据表现,假如不得不完全与市电断开,那么传统发电机组的TCO依然要低于燃料电池或微型燃气轮机的TCO。