燃气内燃发电机及冷热电三联供系统在数据中心的应用浅析

万方数据■—　。　心建筑总冷负荷受围护结构的影响小，全年冷负荷波　动范围统计约为０．８０～１。　１．１（夏季制冷高峰期电价谷段电冷比约１，２６，此段用　电冷，不存在内燃机发电量和制冷量的平衡问题），燃　气内燃发电机与双效吸收式冷水机组联合运行的冷　数据中心对制冷的可靠性要求也不同于一般民　用建筑。对于Ａ级机房，国标ＧＢ５０１７４—２００８中有明确　定义：机房内的场地设施应按容错系统配置，在电子　信息系统运行期间，场地设施不应因操作失误、设备　故障、外电源中断、维护和检修导致电子信息系统运　热电三联供系统电冷比同样约为１．１。因此对于数据中　心项目，采用“以冷定电”，正常运行时几乎不需要市　电补足；采用“以电定冷”，正常运行时几乎完全利用　燃气内燃发电机的余热，不需要补燃。　行中断。制冷系统必须满足该功能，才能达到Ａ级机　房的要求。　目。　因此，冷、热、电三联供系统适合于数据中心项　３．２数据中心电负荷　电子信息设备及其他辅助设备全年７×２４ｈ不间　断运行，电力负荷受时段的影响小。　数据中心建筑全年电负荷波动范围统计约为　０．８０～１。　３．４发电机组的选择　燃气内燃发电机组利用天然气为燃料提供电能，　机组的优势为：可以使用较低压力的燃气，适应城市　输气管网条件，做到尽量靠近负荷中心；设备简单、　维护方便，可以在现场完成大修，减少机组停机时间，　节省维护费用；内燃机是目前热能一机械能转换效　率最高的动力设备之一，在额定工况下发电效率约为　３．３冷热电三联供系统在数据中心项目的适宜性　数据中心的电子信息设备一旦宕机，会造成较大　影响和重大经济损失。电子计算机房主机设备、服务　器、通讯设备等属一级负荷中特别重要负荷，因此数　３５％￣４５％，部分负荷工况下也能维持较高的发电效　率，适应变负荷进行调节的经济性比较好；设备的单　位千瓦造价较低；启动快，Ｏ．５～１０ｍｉｎ即可完成启动。　内燃发电机组的不足为：燃烧低热值燃料时，机组出　据中心用电和空调系统的安全可靠性必须放在第一　位，电气及机械空调方案须满足供电和供冷的安全可　靠；同时数据中心项目具有全年基本稳定的冷负荷和　力明显下降；需要频繁更换机油和火花塞，消耗材料　电负荷，耗电量高、空调负荷大，优化机电方案对节能　减排具有重大意义。　冷、热、电三联供系统通过燃气发电机冷热电联　比较大，对设备利用率影响比较大，有时不得不采取　增加发电机组台数的办法，来消除利用率低的影响。　燃气轮机发电电压等级高、功率大、供电半径大；　余热利用较简单，出口烟气温度较高、氮氧化物排放　供，将一次能源——燃料的化学能生成烟气的热能，　按品质分别转化为二次能源——电能和蒸汽热能，进　而实现对一次能源（燃气）的最合理的梯级利用。利　用高品位的热能发电，利用低品位的热能采暖和制　冷，大大提高了一次能源的利用率。供冷以电制冷和　热力制冷互为备用，供热以燃气直燃供热和余热供热　互为备用，供电以市电和自发电互为备用，系统同时　满足冷热电需求。　率低；体积小、运行成本低、寿命周期较长（大修周期　在５～７万ｈ左右）。燃气轮机的不足为：输出功率受环　境温度影响较大，除个别机型外，发电效率较低；进气　压力要求较高，需要次高压或高压燃气，单位投资较　大；正常情况下利用市电作为机组的启动电源，在停　电启动时需配备一台小容量的启动用发电机组，启动　时间较长。　目前对于冷热电三联供系统的发电量多余部　数据中心项目选择燃气内燃发电机组还是燃气　轮机，需综合考虑设备性能、初投资、运行维护等因　素：　・与负荷的适应性：数据中心项目的冷、电负荷　比＜１，燃气内燃发电机组的冷、电比＜１．１，燃气轮机　的冷、电比＞１．５。　分，电力能源政策为“并网不上网”。电负荷与冷负荷　之比为电冷比。多数机场、学校等的电负荷远大于热　（冷）负荷，因此该类民用建筑的三联供系统采取“以　热（冷）定电”的原则配置发电机并进行系统设计。根　据上述数据中心的负荷特点及负荷计算的统计数据，　采用冷热电三联供系统的数据中心电冷比常年约为　・数据中心项目电负荷全年波动幅度小，燃气内　５８　ｗｗ　万方数据ｌ　一　万方数据技７ｔｔ园地　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　０（　｛０｝）副２０｛１　Ｖｏ｛５Ｎ０　５　匮　接　懈　匮　万方数据６０　一　哪　峨　万方数据燃气内燃发电机及冷热电三联供系统在数据中心的应用浅析

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

任华华， 马克·利普尔

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智能建筑电气技术

Electrical Technology of Intelligent Buildings2011,05(5)

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