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    數據中心發電機組的選擇標準

    發布時間:2017-02-06

     

    數據中心持續功率(DCC)在柴油發電機組行業內的應用在持續增長。DCC應用作為數據處理中心(DPCs)電源的一種可替代電源,它的特性使它能滿足數據中心設施對可靠性和可用性的需求。

    那么,DCC功率與現在的備用功率或應急功率有何區別?

    它對于選擇******的發電機組有何影響?

    該如何確定哪種發電機組最適數據中心項目?

    1數據中心對備用電源需求的持續增長

    隨著互聯網技術的飛速發展,很多產業都與這項技術接軌。網絡信息的流量也隨之越來越大,存儲、處理和分析如此海量的數據(即我們所指的“大數據”)成為必然。因此,發電行業也必須適應這種新的工作方式,并服務于這種不同于銀行、貿易、休閑娛樂或政府機構的新產業,協助其數據存儲需求。

    數據中心能讓企業和用戶快速讀取數據,但維持數據中心正常運轉及給機房散熱都需要消耗大量的電力。這些設施的溫度維持在20 ℃左右,是服務器的理想工作環境溫度。

    即使僅僅幾分鐘的電力中斷,都可能使整個企業的工作中斷,造成重大經濟損失。因此,這些設施不僅需要穩定的電力,它們的連續可用性還必須有備用電源提供保障。這正是專為數據中心設計的發電機組的用武之地。

    多種因素共同決定著如何在市場上現有發電機組中進行選擇:

    a. 主電網的可靠性;
    b. 發電機組整體預算;
    c. 數據中心所存數據的敏感度,決定著在出現電源中斷時要求被保護程度的高低。

    2數據中心設計規定

    可靠性和可用性是數據中心為客戶提供優質、不間斷服務的關鍵特性,尤其是涉及敏感數據時。這兩個特性很大程度上都取決于電力供應。因此,且不說高質高效的設備,選擇一個和所處理的數據相匹配的供電系統是至關重要的。

    Uptime Institute是一個國際公認組織,它對如何設計數據中心設施進行規定和認證。它根據數據中心的可用性分為四個等級:Tier Ⅰ、TierⅡ、Tier Ⅲ和Tier Ⅳ。數據中心所擁有的提供持續電源和應急電源的設備數量是決定它們屬于哪一等級的重要因素。

    Uptime Institute等級劃分是如何影響所要安裝的發電機組大小的呢?

    要回答這個問題,首先要理解Uptime Institute是如何區分應急電源和替代電源的。
    要被認為是可替代電源,并滿足Uptime Institute Tier?、蠛蚑ier?、舻囊?,則該發電機組必須在主電源發生故障時能提供持續電力。這意味著發電機組容量必須足夠大,能在要求的負荷水平下提供持續電力而不受時間限制。

    依據ISO 8528 - 1:2005《Reciprocating internal combustion engine driven alternating currentgenerating sets — Part 1: Application,ratings and performance》,這種運行方式可歸類為COP(ContinuousOperation Power,持續運行功率)。

    3不能按照COP選擇發電機組容量的原因

    既然已經有了COP(持續運行功率)定義,那為什么不用來選擇發電機組容量呢?

    發動機的COP功率是標定功率或常用功率的80 % ~ 90 %。根據它們的COP來選擇發電機組容量,意味著需要選擇容量更大的發動機,這會相應地增加發動機本身的成本,也需要更大的安裝空間和更多的散熱。

    此外,發動機將不能在其******效的負載點下工作,即100 % 功率左右。

    因此,為了更具市場競爭力,也為了給終端客戶節省不必要的成本,發電機組行業主要的發動機制造商新發布了一個新的功率定義—— 數據中心持續功率(DCC)。

    大多數情況下,根據ISO8528 - 1:2005標準,這和它的PRP(Prime Power,主用功率)定義相符。換句話說,即100 % 功率。

    但有一點不同:在這種情況下,它是持續供電的。在統計分析故障可能性,并考慮到現有設備的使用情況后,這些制造商認為:在有穩定電網的國家,應急機組實際投入運行的頻次是很小的;而且,當真正投入使用時,也只需運行很短的一段時間。正因為如此,可以允許發動機以更高的負載率運行。

    4DDC功率定義如何符合Uptime Institute的要求

    盡管發動機不能無限時地維持PRP功率(由于它需要承受機械和熱負荷),發動機生產商用DCC定義來保證發動機運行不受時間和平均功率百分比限制。因此,發電機組的大小依據此DCC功率來設計,便能達到Uptime Institute Tier III和Tier IV的要求,因為它們滿足作為替代電源的條件。

    正如前面提到的,這必須在主電源故障概率較小的情況下,所以發動機生產商限定它們在電網穩定的國家使用。甚至在某些情況下,要依據被它們認為擁有穩定電網的國家名單。

    如果主電網足夠可靠,或數據中心處理的數據敏感性要求較低,或不嚴格要求數據的實時可讀取性,那么數據中心設施的有效性百分比將降低,它們會被歸類為Uptime Institute Tier I或Tier II。這時會根據發電機組的備用功率來選擇發電機組作為備用電源,以減少安裝費用。
    5為數據中心提供電源的發電機組的關鍵特性

    用于數據中心項目的發電機組及其部件的特性與用于其它設施的備用機組的特性大都相同,盡管DCC機組對某些部件的選擇要求會更嚴。

    所有部件中最重要的是發動機,因為發電機組電力產生來源于它。用于DCC項目的發動機必須帶有電子調速器,這樣無論何時電網發生故障,要求它啟動時都能快速調到合適的電壓和頻率。這些參數一旦確立,發動機能在以后的運行中維持不變。決定選用的發動機容量大小時,不僅要考慮以上提到的數據中心應用的這些因素,同時也要考慮其他所有項目通用的環境因素,如環境溫度和海拔。

    為有嚴格可靠性要求的數據中心項目選擇發動機,啟動系統是非常重要的。如HIMOINSA公司可以通過2臺帶獨立電池系統的電動馬達組成的冗余啟動系統或1臺電動馬達加1臺氣動或液壓馬達的組合提高發電機標配啟動系統的可靠性。

    選擇能給啟動系統提供足夠電能的免維護電池也很關鍵。此外,與所有備用電源應用相同,為了保證快速啟動并迅速帶負荷,使用電阻加熱器對發動機缸體內的冷卻液加熱很重要。這樣,當發生電網故障時,發動機才能處于最合適的溫度。加熱電阻可加裝一個泵來幫助冷卻液循環,讓發動機機體冷卻液溫度更加均衡一致。最后,利用油泵進行預潤滑也會提升啟動速度。



    發電機是發電機組另一個關鍵部件。一個高效的AVR(自動電壓調節)能保持電壓變化值低于0. 5 %;一個設計合理的繞組能維持低諧波失真率和電信干擾值。使用PMG******勵磁可為AVR提供獨立于主繞組的電源,在突然加載時也能可靠運行,以此保證調節器保持良好的勵磁輸出。繞組高質量的浸漆、IP23防護等級、防潮加熱器,對于發電機組的持續運行至關重要,尤其是在環境濕度高的地方。

    在數據中心設施里,發電機組有時安裝在底層或地下,讓外面的空氣自由進入的通道很少,冷卻裝置的選擇也很重要。因此發電機組生產商必須有一個經驗豐富的工程團隊,設計通過中間冷卻器和二次回路的方法,在更高的樓層或屋頂安裝遠程冷卻系統。如在阿里巴巴集團數據中心,HIMOINSA公司提供24 MW備用電源,設計有一個遠程冷卻系統,臥式散熱器安裝在大樓頂層。

    發電機組的控制器負責控制、監測和操作上述所有要素。市面上有不同品牌的控制器,用于不同的應用。HIMOINSA公司有專門控制自己生產的發電機組而設計的控制器,它們能檢測到電網故障,通過指令啟動發電機組。發電機組的運行參數及警報位于建筑物里的樓宇管理系統中,為使它們與發電機組實現一體化,HIMOINSA控制器支持不同的通信協議。


    數據中心處理的數據越敏感,能在任何時間及時讀取數據的有效性就越重要,就越需要可靠的電力設施為設備提供持續電力,并應對突然停電的緊急情況。由于發電機組是構成這類設施的一個基礎部分,機組的容量大小必須依據這些相同的標準?,F階段,根據這個功率定義來設計發電機組,能依據Uptime Institute制定的標準,可以看出它能提供電力的有效性。因此,當發電機組根據備用功率來設計容量大小時,能滿足Tier I和Tier II要求;要達到Tier III和Tier IV要求,發電機組則必須依據它的DCC功率來選擇容量。
     
     
     

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