張鋒濤 趙國強(qiáng) 關(guān)健 彩松建

摘? 要：對河北某數(shù)據(jù)中心的用能情況進(jìn)行深入分析及核算，并設(shè)計(jì)了分布式能源冷電聯(lián)供方案，通過天然氣分布式能源，為某數(shù)據(jù)中心進(jìn)行冷電聯(lián)供，可保障某數(shù)據(jù)中心用能安全和降低能源費(fèi)用，減少污染排放，并將傳統(tǒng)供能方式作為比較對象，從經(jīng)濟(jì)效益、節(jié)能減排等方面進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：分布式能源;數(shù)據(jù)中心;天然氣;燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)組

中圖分類號：TP308? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號：2095-2945（2019）05-0174-02

引言

據(jù)GE收集的數(shù)據(jù)，包括IBM的數(shù)據(jù)，整體上一個云計(jì)算基地的運(yùn)營成本，接近于75%來自于能源方面的消耗。機(jī)房設(shè)備發(fā)熱量大且全年不間斷運(yùn)行，冷負(fù)荷全年變化幅度小，波動范圍為0.8～1.0[1]。

因此如何降低云計(jì)算基地的用能成本，采用清潔能源以減少云計(jì)算基地能耗對環(huán)境的影響，顯得越來越重要。

天然氣分布式能源技術(shù)是近年來在國內(nèi)逐步推廣的一種先進(jìn)清潔能源綠色高效利用技術(shù)。該技術(shù)是集燃?xì)廨啓C(jī)、內(nèi)燃機(jī)、吸收式冷熱水機(jī)、能效控制等高新技術(shù)和設(shè)備為一體的先進(jìn)環(huán)保型能源系統(tǒng)，目前在發(fā)達(dá)國家得到了廣泛應(yīng)用，近年來得到了我國政府的積極倡導(dǎo)。

本文主要介紹河北某數(shù)據(jù)中心燃?xì)夥植际侥茉凑镜捻?xiàng)目情況，對能源站的前期調(diào)研，項(xiàng)目建成后的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行分析。最后，依據(jù)上述分析，給出項(xiàng)目開發(fā)建議。

1 項(xiàng)目基本介紹

河北某數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目為燃?xì)夥植际侥茉错?xiàng)目，位于河北省廊坊市，能源站所占建筑面積為1200m2。包括高、低壓配電室、制冷機(jī)房、控制室等用房，其中分布式能源所用輔助用電引自自配動力變壓器。本項(xiàng)目采用天然氣分布式供能技術(shù)，以天然氣內(nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組、煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組為核心設(shè)備組成分布式能源站，結(jié)合數(shù)據(jù)中心原設(shè)計(jì)方案的市電和電制冷機(jī)，穩(wěn)定地為數(shù)據(jù)中心提供電力和冷量，在冬季工況，數(shù)據(jù)中心采用自然冷卻。

項(xiàng)目總建筑面積約為24566.6m2，設(shè)有滿足T3標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)柜1780個，其中電負(fù)荷19080kW、冷負(fù)荷13465kW。

2 負(fù)荷預(yù)測分析

2.1 氣象條件

河北省廊坊市氣候的主要特點(diǎn)是四季分明。春季干旱，夏季炎熱多雨，秋季天高氣爽，冬季寒冷干燥;風(fēng)向有明顯的季節(jié)變化，冬季盛行西北風(fēng)，夏季盛行東南風(fēng)。

河北廊坊全年氣溫情況如表1、表2所示。

2.2 室外氣象條件

根據(jù)《工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范》[2]要求，該數(shù)據(jù)中心按照廊坊市室外氣象資料作為計(jì)算依據(jù)。

2.3 室內(nèi)計(jì)算參數(shù)

該能源站按照《電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范》[3]要求：“A級電子信息系統(tǒng)機(jī)房的供電電源應(yīng)按一級負(fù)荷中特別重要的負(fù)荷考慮，初應(yīng)由兩個電源供電外，還應(yīng)設(shè)有其他應(yīng)急電源，冷凍機(jī)組、冷凍和冷卻水泵的配備要求為N+X冗余（X=1-N）”考慮，項(xiàng)目機(jī)房室內(nèi)空調(diào)主要計(jì)算參數(shù)溫度、濕度、新風(fēng)見表4。

表4 河北某數(shù)據(jù)中心室內(nèi)空調(diào)主要計(jì)算參數(shù)

2.4 冷電負(fù)荷分析

河北某數(shù)據(jù)中心共計(jì)24566.6m2，根據(jù)河北廊坊市地區(qū)氣象參數(shù)、建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)和材料等資料，計(jì)算本項(xiàng)目冷電負(fù)荷需求，如表5所示：

3 配置原則

根據(jù)數(shù)據(jù)中心的負(fù)荷特點(diǎn)及相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心冷電比常年保持在1.0～1.1[4-5]，對于配置燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組、雙效溴化鋰吸收式冷水機(jī)組的分布式系統(tǒng)，制冷量與發(fā)電功率之比也接近1.1。該項(xiàng)目熱（冷）電比為0.706。項(xiàng)目采取“以電定冷”模式考慮機(jī)組選型與系統(tǒng)配置;采用2×4.4MW燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)發(fā)電機(jī)組+2×4.35MW煙氣熱水余熱型溴冷機(jī)組，不足負(fù)荷由基站電制冷機(jī)組和市電進(jìn)行補(bǔ)充，機(jī)組一年運(yùn)行330天，每天運(yùn)行16小時。

3.1 系統(tǒng)工藝

系統(tǒng)采用燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組作為原動機(jī)，燃燒天然氣產(chǎn)生電力，發(fā)電機(jī)組與市電并網(wǎng)運(yùn)行。發(fā)電機(jī)組的余熱進(jìn)入吸收式制冷機(jī)組制冷[6-7]。系統(tǒng)工藝圖如圖1。

3.2 主要經(jīng)濟(jì)指標(biāo)

數(shù)據(jù)中心能源站總投資約7000萬，設(shè)計(jì)年發(fā)電量5000萬kWh，年供冷量3000萬kWh，燃?xì)庀牧?300萬Nm3，自來水消耗量15萬噸，年凈利潤約800萬，投資回收期為約8.75年。

與常規(guī)能源供應(yīng)相比，每年可實(shí)現(xiàn)節(jié)約標(biāo)煤1237萬噸，CO2排放量年減少1022噸。

4 結(jié)束語

（1）該數(shù)據(jù)中心屬于耗能大戶，且年運(yùn)行時間長，冷電負(fù)荷匹配度高，適合建設(shè)分布式能源站。不僅可減輕當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的供電壓力，改善當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的電源結(jié)構(gòu)和調(diào)峰性能，對促進(jìn)地方社會經(jīng)濟(jì)全面發(fā)展具有重要作用。

（2）通過對數(shù)據(jù)中心各種經(jīng)濟(jì)參數(shù)核算，該項(xiàng)目社會、經(jīng)濟(jì)效益顯著，技術(shù)經(jīng)濟(jì)上可行，可作為該行業(yè)項(xiàng)目應(yīng)用參考案例。

參考文獻(xiàn)：

[1]郭甲生，李巡案，徐振華，等.燃?xì)夥植际侥茉聪到y(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用[J].煤氣與熱力，2014（07）：15-17.

[2]GB50019-2015.工業(yè)建筑供暖通風(fēng)與空氣調(diào)節(jié)設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[3]GB50174-2008.電子信息系統(tǒng)機(jī)房設(shè)計(jì)規(guī)范[S].

[4]松泓明，王明友，楊智勇，等.燃?xì)饫錈犭娙?lián)供系統(tǒng)發(fā)電裝置的選擇[J].建筑電氣，2011，30（7）：29-32.

[5]任華華，馬克·利普爾.燃?xì)鈨?nèi)燃發(fā)電機(jī)及冷熱電三聯(lián)供系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用淺析[J].智能建筑電氣技術(shù)，2011（5）：57-61.

[6]林世平，李先瑞，陳斌.燃?xì)饫錈犭姺植际侥茉醇夹g(shù)應(yīng)用手冊[M].北京：中國電力出版社，2014（2015重?。?

[7]江億.天然氣熱電冷聯(lián)供技術(shù)及應(yīng)用[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.