数据中心机房在燃气分布式能源系统的作用是什么?

数据中心机房是实现数据信息集中处理、传输、交换、储存、管理等功能的服务平台,然而我国数据中心的绿色化水平低,能耗普遍较高,大量数据中心高能耗不仅增加了企业成本,还造成了能源浪费,本文对燃气分布式能源系统(以下简称分布式系统)应用于数据中心的适用性及节能 潜力进行探讨,将传统分供系统作为比较对象,对燃气分布式能源系统的供能安全性、经济收益、节能效益、环境保护效益进行了分析。

1、数据中心能耗特性

数据中心对制冷的需求及可靠性要求高,机房设备发热量大,约占总发热量的80%以上,且全年 不间断运行。数据中心主机房多位于建筑内区,冷 负荷全年变化幅度小,波动范围为0.8~1.0,数据中心电负荷全年变化幅度小,波动范围为 0.8~1.0。

2、降低PUE的作用

电源使用效率(PowerUsageEffectiveness,简称PUE)是评价数据中心能源利用效率的指标,是数据中心总能耗与关键设备能耗之比。PUE越接近1,说明数据中心的能效水平及绿色化程度越高。据统计,国际上先进数据中心的PUE可达到1.7,目前国内数据中心的PUE基本为2.0~2.5。特别是中小规模的数据中心,PUE更高,普遍在3左右。这说明 有大量的电能被空调系统、供配电设备、通风设备、照明设备等消耗。

3、分布式系统适用性

对于数据中心项目,若采取以冷定电的运行策略,正常运行时需补充很少量的市电,若采取以电定冷的运行策略,正常运行时几乎完全利用燃气发电机组的余热用于制冷,不需要补燃,分布式系统以天然气作为燃料,利用燃气内燃机等,将天然气燃烧产生的高温气体先用于发电,然后再利用余热供热和制冷,还可提供生活热水,根据数据中心的负荷特点及相关统计数据,数据中心冷电比常年保持在1.0~1.1 ,对于配置燃气内燃机发电机组、双效溴化锂吸收式冷水机组的分布式系统,制冷量与发电功率之比也接近1.1,因此,分布式系统适用于数据中心项目。

新建数据中心(采用先进设计)分别采用传统分供系统(市电+电驱动空调设备)、分布式系 统的PUE对比,对于既有数 据中心,采用分布式系统后,PUE可由采用传统分供系统时的2.17降至1.92,对于新建数据中心,采用分布式系统的PUE比采用传统分供系统降低0.25。

对于北方的数据中心项目,在冬季可直接利用室外新风作为冷源,因此,在冬季分布式系统的,燃气内燃机发电机组余热可用于外供,产生经济效益,为在相同条件下对比两种供能系统的节能、环境保护效益,传统分供系统配置燃气锅炉房,冬季用于供热,传统分供系统配置情况:供电:双路市电,备用 柴油发电机, A级中心机房柴油储存量保证72h使用。

供冷:电驱动冷水机组,6用1备。

供热:燃气锅炉房,热功率与分布式系统余热热功率接近。

4、分布式系统配置情况

供电:4台燃气内燃机发 电机组,单机发电功率为4.3MW,3用1备,采取双管道供气(必要时由LNG应急气源保障),配置双路 市电作为备用电源。

供冷:4台烟气热水型溴化锂吸收式冷水机组(以下简称吸收式机组),且具备直 燃功能, 3用1备,4台电驱动冷水机组作为备用。燃气内燃机发电机组与吸收式机组采用模块化处 理,每个模块化单元包括1台燃气内燃机发电机组与1台吸收式机组。

5、供能安全性

故障状态下传统分供系统、分布式系统供能安全性比较见表,分布式系统的安全性不低于传统分供系统。

6、电费计算

按一线城市1~10kV非工业类用电的分时电价为:高峰电价1.177元/(kW·h),平段电价0.801元/(kW·h),低谷电价0.324元/(kW·h)。计算发电收益时,电价按平均电价0.767元/(kW·h)计算,分布式系统自用电量按5%计算。冷价取0.4元/(kW·h),热价取0.314元/(kW·h),天然气 价格取2.67元/m3,单位发电量设备维护费取0.08元/(kW·h)。供能系统运行时间按每年360d, 每天24h计算。燃气内燃机发电机组余热制冷时间按270d计算,余热外供时间按90d计算。分布式系统年运行数据见表3。根据表3数据进行计算, 分布式系统年经济收益为3817×104 元/a。

7、节能效益

将耗电量、耗气量均折算成标准煤耗量,耗电量与标准煤耗量的折算系数取0.326kg/(kW·h),天 然气与标准煤耗量的折算系数取1.2303kg/m3 。 传统分供系统、 分布式系统年能耗量见表4。根据表4数据计算,与传统分供系统相比,分布式系统的年节能量(以标准煤耗计)为12350.7t/a。

8、环境保护效益

环境保护效益主要考虑CO2的减排量,根据国家发展改革委气候司公布的《 2011年中国区域电网基准线排放因子》,单位发电量CO2排放因子取0.6426t/(MW·h),根据政府间气候变化委员会公布的天然气缺省CO2排放因子,天然气的CO2排放因子取2.0196kg/m3 。

传统分供系统、分布式系统CO2年排放量分别为85519.6、51777.4t/a,分布式系统比传统分供系统的CO2年排放量减少33742.2t/a,另外,燃烧天然气与燃煤相比, SO2排放量减少近100%,NOx排放量减少约55%,粉尘排放量减少近100%,环境保护效益显著。

总结:

数据中心能耗大,年运行时间长,冷电负荷较为匹配,分布式系统适合于数据中心项目,对既有数据中心,采用分布式系统可降低电源使用效率,采用合理的设计,分布式系统的供能安全性不低于传统分供系统,数据中心采用分布式系统可降低运行成本,节能、环境保护效益显著。

—— 本文完 ——

  • 发表于:
  • 原文链接:http://kuaibao.qq.com/s/20180108B0FBA400?refer=cp_1026

扫码关注云+社区