文中闡述大型、超大型數(shù)據(jù)中心柴油發(fā)電機(jī)組架構(gòu)設(shè)計(jì)中可能遇到的幾個(gè)問(wèn)題,例如如何選擇后備柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的架構(gòu)、柴油發(fā)電機(jī)組并聯(lián)的選擇等等。

       1 選擇備用電源的依據(jù)

　　數(shù)據(jù)中心備用電源的選擇的依據(jù)是GB50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》的規(guī)定。

　　依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)的8.1.12和8.1.13,A級(jí)和B級(jí)數(shù)據(jù)中心應(yīng)配置備用電源。

　　又依據(jù)該標(biāo)準(zhǔn)的3.2.3和3.2.4,提出備用電源的冗余配置。

　　在GB50174-2017《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范》的附錄1《各級(jí)數(shù)據(jù)中心技術(shù)要求》的“電氣技術(shù)”中,對(duì)數(shù)據(jù)中心備用電源系統(tǒng)作出了具體的技術(shù)要求,見(jiàn)表1。

　　根據(jù)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范GB50174-2017》A級(jí)數(shù)據(jù)中心后備X,可根據(jù)X=1～N自由選擇;B級(jí)不需要后備,C級(jí)不需要柴發(fā)。

　　從字面上,不管N是6臺(tái)還是12臺(tái)還是18臺(tái),后備1臺(tái)都可以視為滿(mǎn)足規(guī)范要求;但是有朋友按照空調(diào)末端冗余N+X,N>4常規(guī)備用2臺(tái)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),覺(jué)得實(shí)際末端可靠性在90%,而實(shí)際柴發(fā)可靠性也約在80%~90%之間,覺(jué)得4臺(tái)以上也應(yīng)該備用2臺(tái)。表2和表3分別給出了柴發(fā)可靠性經(jīng)驗(yàn)值為85%,市電可靠性經(jīng)驗(yàn)值為99.90%時(shí),A級(jí)機(jī)房和B級(jí)機(jī)房外電可靠性的數(shù)據(jù)。

　　從表2可以看出,當(dāng)外電引入來(lái)自?xún)蓚�(gè)不同高電壓等級(jí)變電站(>10kV),不同變壓器,不同路由,完整容量備份得到保證時(shí),從實(shí)際需求來(lái)講,將投資花在柴發(fā)上僅僅只是可靠性千萬(wàn)分之一到千萬(wàn)分之五的增加,而實(shí)際上供電可靠性還串聯(lián)著后端用電側(cè)變壓器、配電設(shè)備和路由的可靠性。好鋼要用在刀刃上,如果是自用型客戶(hù)或者定制型客戶(hù)能夠接受的前提下,建議可以考慮無(wú)柴發(fā),而將投資放在后端,甚至是運(yùn)維人員的能力提升上,都好過(guò)放在柴發(fā)上。

　　但是對(duì)于B級(jí)機(jī)房或者IDC或者金融等需要嚴(yán)格遵守規(guī)范的機(jī)房,建議嚴(yán)格按照規(guī)范要求配置。如果是自用型企業(yè),擁有完善的管理和運(yùn)維團(tuán)隊(duì),需要達(dá)到A級(jí)機(jī)房的可靠性,建議可考慮采用一路市電+一路柴發(fā)的方式,其中柴發(fā)要根據(jù)可靠性需求,實(shí)際品牌和項(xiàng)目設(shè)備的可靠性應(yīng)用數(shù)據(jù),進(jìn)行備用設(shè)備的選擇。

　　2 備用電源架構(gòu)

　　當(dāng)項(xiàng)目規(guī)模較小,比如N<10,那么無(wú)論是備用X取1或者2,都直接一組并聯(lián)即可,不存在選擇困難和對(duì)比問(wèn)題。

　　但是當(dāng)規(guī)模達(dá)到大型和超大型數(shù)據(jù)時(shí),直接并聯(lián)一組,可能面臨缺少實(shí)際案例支持,以及并機(jī)母線(xiàn)和開(kāi)關(guān)容量限制、并機(jī)控制系統(tǒng)限制等。

　　一般數(shù)據(jù)中心場(chǎng)景內(nèi)常見(jiàn)的為一組4～12臺(tái)并機(jī)。再往上18～20臺(tái)就比較少見(jiàn)了,對(duì)于部分敏感客戶(hù),這是比較難以接受的。表4給出了四種方案的比較。

　　在表4中,A屬于常見(jiàn)型,D屬于有案例,B、C均只屬于理論可行,其中B屬于硬件后備式冗余,C屬于軟件后備式冗余。C的備用組也可以?xún)H設(shè)置1臺(tái)機(jī)組。當(dāng)項(xiàng)目規(guī)模較大,比如3萬(wàn)機(jī)柜,18組每組6臺(tái),可考慮設(shè)置一組備用6臺(tái),直接進(jìn)行負(fù)載切換,而不需要組間并機(jī),可以視為C的一種變型。

　　要想實(shí)現(xiàn)軟件定義的基礎(chǔ)設(shè)施,必須先把各硬件性能摸清楚。

　　當(dāng)機(jī)組數(shù)量較少時(shí),也可以通過(guò)可實(shí)現(xiàn)分段并機(jī)的全并機(jī)系統(tǒng),可以視為D的一種變形。

　　當(dāng)數(shù)據(jù)中心園區(qū)規(guī)模每超過(guò)3萬(wàn)臺(tái)時(shí),可節(jié)約機(jī)組數(shù)量超過(guò)10臺(tái),約2000～3000萬(wàn)元,相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)在2路真市電的前提下,應(yīng)該是值得仔細(xì)考慮的。

　　3 供電邏輯

　　分組供電,可以減少并機(jī)母線(xiàn)和相關(guān)母聯(lián)及開(kāi)關(guān)的投入。需要對(duì)各段負(fù)荷進(jìn)行精確計(jì)算,并估計(jì)其負(fù)載可能變化情況。

　　單路斷電即起柴發(fā),目前技術(shù)和設(shè)備實(shí)現(xiàn)上都不存在困難,主要是需要與供電部門(mén)進(jìn)行商討,目前已有多地有成功案例,隨著時(shí)間推移,這也將成為標(biāo)準(zhǔn)措施。主要好處是可以減容配置柴油機(jī)組。

　　未來(lái)的A級(jí)機(jī)房標(biāo)準(zhǔn)配置很可能是兩路N/2的市電,加一路N/2的柴發(fā),然后三路再負(fù)荷冗余10%,這個(gè)而配置未來(lái)理論上做到T4應(yīng)該也沒(méi)問(wèn)題。一方面是大大降低一次投資,另一方面也會(huì)大幅降低容量占用費(fèi),尤其是對(duì)于運(yùn)營(yíng)前1～3年,甚至可以降低運(yùn)營(yíng)能源費(fèi)用支出的40%以上。

　　4 結(jié)束語(yǔ)

　　既然A、B級(jí)或者Tier的等級(jí)都摒棄了客戶(hù)最關(guān)心的量化可靠性,那么我們所關(guān)心的企業(yè)標(biāo)準(zhǔn),是否應(yīng)該將可靠性量化,增加可靠性的投入獲得的收益就是賠償期望的減少,兩者量化之后,很多時(shí)候該不該做某種妥協(xié)或者改進(jìn)就很容易計(jì)算權(quán)衡出來(lái)了。

　　作者簡(jiǎn)介

　　付寶福,國(guó)家注冊(cè)公用設(shè)備工程師,發(fā)愿生命不息向善不止的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施資深人士,專(zhuān)注于數(shù)據(jù)中心全壽命周期運(yùn)營(yíng)優(yōu)化,竭力探索數(shù)據(jù)中心高效與永續(xù)運(yùn)行之路。