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数据中心和电网之间的关系(二)

2018/2/6    来源:ChinaDCC    作者:佚名      
关键字:数据中心  电网  
OPEX是数据中心用户最常用的一个词。电费在数据中心OPEX(Operating Expense)中占据了相当大的比例。
    一、数据中心OPEX电费——成本分析
 
    OPEX是数据中心用户最常用的一个词。电费在数据中心OPEX(Operating Expense)中占据了相当大的比例。事实上,在中国的各个省市和地区,电费并不是完全统一的,存在着差距。关于电费,可以参见国家电网或南方电网各地的相关网站去了解电费计算方式。下文希望通过介绍这些方式和构成,让读者可以清楚地看到自己数据中心的电费构成,对电费成本有一个更清楚的理解,并结合自身实际情况,找到如何合理降低电费的方法。
 
    1、用户站最大需量
 
    对于国家电网或南方电网而言,对于用户电费有准确的定义,即根据用户实际需求来进行计算费用。单位是按照元/千瓦*月。(这个容量一般是按照用户申请的负载率的变压器容量进行计算的)
 
    2、变压器容量
 
    一般情况下,是按照用户申请的电压等级的变压器容量来计费的,即通俗理解为单位变压器的容量和变压器数量的乘积。单位是按照元/千伏安*月。
 
    3、基本电费
 
    对于基本电费,按照需量或者容量收取电费。如果按照容量计收基本电费:基本电费=变压器容量*容量基本电价。如果按照需量计收基本电费:基本电费=最大需量*需量基本电价。
 
    对于数据中心用户而言,需要关注以下几点:
 
    (1)需量基本电价和变压器容量基本电价是不同的,需量的基本电价贵,容量的基本电价便宜。(举例:根据上海市非居民用电的电价,可以看到,最大需量42元/千瓦*月,变压器容量是28元/千伏安*月)
 
    (2)数据中心用户可以根据自身负载的容量规划和实际变压器利用率来进行选择,这两种计算方式的核心是变压器利用率的不同。即如果数据中心刚投入早期的时候,变压器利用率很低的情况下,按照需量计费,电费比较低,但如果利用率到达了一定比例,可能按照容量计费更合适。全国各地对于需量和容量的百分比都有明确的定义,用户可以根据自己的电气架构和容量利用率采取不同的策略。(举例:根据上海市非居民用电基本电费中的需量和变压器容量的单价,28/42=66.7%,即如果变压器使用率没有超过该比例,申请最大需量作为基本电费比较合适,如果超过该比例,申请变压器容量作为基本电费更有助于优化成本。)
 
    4、电度电价
 
    不同电压等级,电度电价也是不一样的。通常情况下,电压等级越高,电度电价越低。通俗理解,即35KV的电度电价比10KV的电度电价要便宜,110KV的电度电价比35KV的电度电价要便宜。(举例:上海市电价35KV的电度电价比10KV的电度电价便宜2分钱左右。)
 
    5、电费类型
 
    全国各个地区的电费类型也存在着不同。也有很多分类,在这里,选取最常见的几种分类做个简单分类和介绍。一般而言,有以下几种分类:
 
  • 居民生活用电

  • 大工业用电

  • 一般工商业用电

  • 非工业用电

  • 农业生产用电

  • 其他类型用电
 
    数据中心的用户一般适用于工商业用电,这里不去对每种类型的定义作更多的陈述,或者仅仅做简单的复制粘贴工作,想说明的是,数据中心用户可以根据全国各地的实际情况,去考虑用电类型的使用和适用。而以上几种类型的不同的最直接或者是最重要的区别是电费的不同,进而影响数据中心OPEX(Operating Expense)。
 
    关于电费策略的问题:从站在数据中心运营的立场来看,更现实的是如何降低运营成本,如何降低电费才是更直接的想法。这里所描述的策略,不是一个单纯的选择问题,而是数据中心运营者要根据自己的实际情况(比如负载变化率,峰平谷电价,夏季非夏季电价等)进行动态调整。不同数据中心负荷阶段,数据中心用户用电申报策略,进行不同电价优化。(举例:从无基本电费的商业电价,过度到按最大需量的大工业用电策略,最终达到按变压器容量报装基本电费的三步走策略)
 
    6、多回路供电容量费
 
    对于数据中心用户而言,如果等级高于Tier2(或者B类机房)的情况下,通常需要多回路引入,而对于中国的数据中心用户而言,通常需要2路市电引入,因此对于国家电网或南方电网的电费收取而言,还涉及到多回路供电容量费。以上海市为例,可以从国家电网上海市电力公司官方网站上查询到多对于多回路供电容量费的定义和收取方法。对申请新装或增加用电容量的两路及以上多回路供电(含备用电源、保安电源)的客户,除供电容量最大的供电回路外,对其余供电回路按供电容量或增容部分收取多回路供用电容量费。容量(单位:千伏安)按以下公式计算:
 
    申请新装的客户,收取多回路供电费的容量=(多回路总容量)-(最大一路回路容量)。
 
    这笔费用是一个固定的费用,不同电压等级的容量费也是不同的。
 
    二、数据中心用户站CAPEX
 
    1、外线成本
 
    数据中心在考虑能源(这里特指电)输入的时候,需要向电网购买,在自己数据中心园区或者建筑内建设数据中心电力用户站,从电网的上一级电力站拉电力电缆,把电传输到数据中心用户自建的用户站之间的电缆和路由,通常被称为电力外线,这部分电缆和路由需要数据中心用户向电网支付费用,即外线费用。根据电压等级不同,距离不同和其他影响因素,该部分的费用在全国各地也会不尽相同,通常以公里为单位计算,按照电网结构和数据中心的特点,一般是2路外线引入,其所花费的路由也是按照两路的长度作为计算的。
 
    不同地区在这部分的计费方式也是不同的。(举例:全国各地对于这部分的成本已经转变为定额业扩工程费用按照每路电源供电容量收取,具体收费标准可参见各地发改委相关网站和当地国家电网相关网站)
 
    站在数据中心的立场上,这部分内容不仅仅是个单纯成本的问题,还涉及其他需要考虑的因素。下面列举了一些需要思考的角度供参考:
 
    (1)合理性:接入级别、变电站选择、路由规划、征地外复用线路。
 
    (2)经济性:外线电缆类型的选择、外线电缆规格的选择如240/300/400/630等。
 
    (3)扩容:往往是先建10KV或35KV,再依据业务扩充至110KV或多个10KV和35KV,那外线的可升级性和可复用性则需要规划和考虑,包括是否直埋入地,是否架空,是否有综合电力管沟等。)
 
    2、用户站
 
    对于绝大多数采用国家电网的能源建设数据中心而言,随着对电力容量需求的增大,通常情况下,最为可能的是建设电力用户站,而往往这个电力用户站是专为数据中心服务的。为了让读者可以相对比较简单地理解,并做出判断,在这里,对数据中心用户选择电力用户站的关键点做个简单介绍和阐述。
 
    核心关键:电力容量和用户站分类的关系。
 
    通常情况下,电力用户站有以下选择:
 
    (1)10KV用户站:在这个电力等级,虽然有理论的最大传输电力容量,但考虑到国家电网的管理和安全等因素,又由于各地的实际情况有很大差异,用户可申请到的一个10KV中压用户站所能提供的容量理论上限通常在20MVA左右,但是在实际情况差距巨大,例如,上海地区的一个10KV中压用户站是不能大于8000KVA的容量,目前,10KV接入在中国数据中心采用市电引入占绝对比例。
 
    (2)20KV用户站:目前,在国家电网的部署中尚属小众,主要针对的是新建,并且只在部分省市的部分地区试用。在数据中心行业案例非常少,在江苏省有这样的数据中心应用案例。其电力容量理论上是10KV的2倍。(主要集中在苏州工业园和香港地区)
 
    (3)35KV用户站:通常而言,35KV用户站的两路总容量不超出40000KVA,虽然理论上可以到60000KVA这个级别。目前,在数据中心行业,35KV案例比较少,在上海有这样的案例。当然,对于35KV这个级别,用户有两种选择,第一种是直接将35KV变到低压380V,第二种是将35KV先变到10KV,然后再将10KV变到低压380V这个电压等级。(备注:这两种架构都可以完成,山东青岛某数据中心采用的是35KV直降380V的案例)
 
    (4)110KV用户站:10KV用户站:110KV的上一级别是220KV,通常这个级别的用户站电力最大量可以做到100000KVA,甚至更大容量。目前,在中国,对于已经建设完成的数据中心,截至到截稿前,只有工商银行上海嘉定同城数据中心这一个案例。当然,如果用架构的方法来看待,这个级别更适合数据中心园区,110KV需要变到10KV或者20KV,最后再变到低压380V。
 
    对于数据中心投资者或者运营者而言,对用户站的关注需要特别重视,因为毕竟大多数的数据中心还是以国家电网的电力作为能源输入,其容量直接决定了数据中心的容量。
 
    同时,需要考虑容量和成本之间的关系。不仅仅是CAPEX,也包括OPEX,在本文前面论述过电费成本的问题,读者可以根据具体情况,自行计算模型,进行推演。
 
    3、设备部分
 
    这里所提到的设备,特指的是数据中心用户在电力用户站中所需要的电力设备。通常情况下,包括高、低压配电柜,变压器和一些必要的配套电力设施。
 
    4、建筑部分
 
    这里的建筑部分并不是数据中心或者数据中心园区的整体建筑,而是特指对于国家电网的输入用户站所需要的建筑。通常情况下,国家电网对于用户站所需要的建筑部分有明确的一些条件,诸如面积,位置,层高和承重等。数据中心用户可以选择设计单位进行设计。
 
    对于绝大多数情况下,数据中心的用户站都是依托于建筑的。
 
    5、用户站建设成本
 
    数据中心的用户站建设成本这里特指的是市电进入用户站所需要的电力设备成本,包括但不限于诸如高压开关柜,低压开关柜,变压器,母线等。除了设备成本之外,还需要考虑设备安装的施工费用,高可用性成本、征地或路由成本、外线成本、变电站设备、建筑成本、施工成本、设计成本、验收测试成本等。
 
责任编辑:李欢
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