大數據中心高壓油機供電模式探討

秦 琿

（中通服咨詢設計院有限公司，江蘇 南京 210019）

0 引 言

隨著大數據、互聯網+戰略上升為國家戰略，全國各地數據產業園的建設方興未艾。數據中心的后備電源通常要求具備以下性能[1]：①能快速啟動，迅速形成供電能力；②供電電壓與市電兼容，無需增加變電設備；③供電容量與數據中心用電需求匹配；④運營維護無特殊要求。基于以上原因，大數據中心通常選用高壓柴油發電機組組成并聯供電系統來滿足使用要求。首先，柴油發電機組從啟動到輸出穩定電壓通常只需不到1 min時間；其次，高壓油機輸出電壓與電網電壓完全兼容，供電容量可達20 000 kVA，供電半徑可擴大到2～5 km，運營維護相對于傳統低壓油機增加了高壓輸出控制柜部分（該部分繼電保護及日常維護與高壓配電柜類似）。

目前，高壓油機并聯供電系統在大數據中心中已經獲得廣泛使用，但相對于千萬級別的投資，屈指可數的有效運營時間（一類市電每年小于6h）被人廣為詬病。如何提高高壓油機并聯供電系統的運營效率，是大數據中心亟需解決的問題。本文根據大數據中心的使用場景，從提高油機的利用率出發，對油機供電系統的復用模式進行探討。

1 從復用模式方面進行分類探討

油機復用從復用模式方面分為完全復用、部分復用以及緊急復用等模式[2]。

完全復用指同一油機并聯供電系統為不同的機樓共用，不同機樓的電力負荷總需求超過油機并聯供電系統供電能力。采用此種復用模式通常要求不同機樓采用3路及3路以上市電供電。市電分別來自不同的220 kV變電站，同一時間至多有2路市電故障。

部分復用指不同油機并聯供電系統間通過并機方式滿足用電負荷需求。例如，A套油機并聯供電系統有富余容量3 000 kVA，B套油機并聯供電系統供電缺口為2 000 kVA，通過準同期方式，A套油機并聯供電系統向B套油機并聯供電系統提供2 000 kVA容量，滿足B套油機用電負荷的電力需求。

緊急復用指油機并聯供電系統供電能力不能滿足所有需保證負荷供電需求，緊急情況下只能保證最重要負荷的使用場景。這主要包括以下幾種場景[2]：①A區負荷可提供正常油機供電，B區負荷無油機供電系統保證，只能通過A區油機供電系統保證B區最重要負荷供電，此種場景下需對B區負荷進行分級并制定保證負荷投切計劃；②油機供電系統不能滿足A區、B區保證負荷的供電需求，只能保證A區、B區最重要的負荷供電需求，此種場景下需對A區、B區負荷進行分級并制定保證負荷投切計劃；③A區、B區均有自己的油機供電系統，正常情況下可滿足保證負荷供電需求，由于油機供電系統故障（可能是油機故障導致供電容量下降，也可能是并機系統故障導致無法并機）導致油機供電系統不能滿足所有需保證負荷供電需求，只能滿足部分最重要負荷的供電需求，此種場景下需對A區、B區的保證用電負荷進行分級，先保證最重要負荷的供電，再根據油機供電系統的故障情況（供電缺口），分級投入保證供電負荷。

通過以上分析可知，完全復用模式能有效降低油機投資，部分復用模式可以解決油機供電系統容量冗余問題。此外，對供電負荷進行分級并制定相應的投切計劃，是進行緊急復用的前提條件。

2 從油機復用的場景進行分類探討

從油機復用的場景出發，可分為園區內復用、園區間復用以及產業區級復用模式[3]。

園區內復用主要指油機并聯供電系統在同一運營商園區內的不同機樓間進行復用。具體采用哪種復用模式，主要根據負荷性質、市電可靠性、油機供電系統的冗余度以及園區項目的建設進度等統籌考慮。一般園區采用的是分期建設模式，配套的油機供電系統一般采取分期建設模式，在容量建設上會適度超前于通信設備投產進度。如果一期建設的油機供電系統供電容量尚有較大冗余，可在二期建設時暫緩油機供電系統建設或與二期油機供電系統進行部分復用（需在一期油機供電系統預留聯絡柜），以提高油機利用率。

園區間復用指不同運營商的大數據產業園區間的油機供電系統復用。由于園區分屬于不同的運營商，需要運營商間建立充分的信任，同時運營商應彼此即時通報用電需求、未來擴容需求及擴容時間計劃表，在實際操作中存在較大難度。

產業區級復用是將整個油機供電系統從園區供電系統內獨立出來，按共享共建、租賃服務等方式為產業區內的各數據中心提供后備電源。各數據中心需提前半年告知未來半年用電需求，并繳納相應的容量保證費。

產業區級油機供電系統相比園區級油機供電系統具備以下優勢[4]。第一，設備利用率高，各供電系統形成環網方便實現調度，系統間的容量調配成為常規操作，減少了系統冗余度，特別是在建設初期可減少大量的資金沉淀。第二，運維成本低，維護質量高。電網規模越大，人員利用率越高，可有效降低運維成本。高壓油機供電系統對運維人員專業技術要求較高，要實現油機的復用、實現油機供電系統的準同期，需具備調度電網的能力，而通信運營商的維護人員一般不具備這種能力。第三，可提供高可靠性供電服務。通過構建備用油機供電系統，提高園區的供電等級，比單一園區單獨建設2N油機供電系統具有更高的投資性價比。

3 結 論

綜上所述，通過油機復用可以有效提高油機供電系統的利用率，而選用何種復用模式需要根據負荷性質、市電可靠性、油機供電系統的冗余度以及園區項目的建設進度等因素統籌考慮，從而在保證數據中心供電可靠性的前提下，提升油機供電系統的運營效率。