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数据中心和电网之间的关系(三)

2018/2/6    来源:ChinaDCC    作者:佚名      
关键字:数据中心  电网  
数据中心集群的表现形式是数据中心园区,而对于园区而言,其和数据中心单体建筑表现形式最大的区别是多建筑。
    一、数据中心电力可用性的问题
 
    首先简要介绍一下国家关于用电负荷的分类,这就涉及到数据中心用电可用性和可靠性的问题。用电负荷的分类:
 
    1、一级负荷:中断供电将造成人员伤亡、重大政治影响、重大经济损失、公共场所秩序严重混乱。
 
    2、二级负荷:中断供电将造成较大政治影响、较大经济损失、公共场所秩序混乱。
 
    3、三级负荷:凡不属一级和二级负荷者。
 
    补充:一级负荷当中还有一类归为:特别重要负荷。比如,工业生产当中处理安全生产所必须的应急照明、通信系统、保证安全停车的的自动控制装置等;民建的大型金融中心的关键计算机系统、防盗报警系统,大型国际比赛场馆的计分系统及监控系统。
 
    关于这几个级别负荷的具体定义,可参加《供配电系统设计规范》(GB 50052-2005)。
 
    二、数据中心园区和电网的关系
 
    数据中心集群的表现形式是数据中心园区,而对于园区而言,其和数据中心单体建筑表现形式最大的区别是多建筑。而从电力的角度来看待区别的时候,体现在电力容量上,正如前面所论述的,在数据中心园区可能会有一个更大容量的电力用户站或者国家电网的某一电压等级的电力站。对于数据中心用户而言,需要考虑配套建设模式,电压等级升高和由此而产生的电费差距,这会影响到数据中心的总体拥有成本(TCO)和投资回报率(ROI)。需要补充说明的是,在这里也依然需要考虑地块或者园区可以部署几个用户站的问题。
 
    (举例:上海某数据中心园区,当地国家电网的要求是一个地块只能有一个电压等级,一个用户站。)
 
    三、数据中心单体建筑和电网的关系
 
    对于数据中心单体建筑而言,在中国,绝大多数情况下,在一个单体建筑内,只有一种电压等级,只有一个电力用户站。换句话说,通常情况下上,最常用的只有以下三种选择,一是10KV用户站,二是20KV用户站,三是35KV用户站。当然,这里涉及到国家电网在各地的具体规定,本文所想表达的核心思想是:数据中心用户需要了解当地国家电网的具体规定,这样才能更准确地知道自己的单体建筑的电力可接入的具体情况,避免出现一些规划错误。中国某数据中心案例:单体建筑面积很大,几万平方米。但其电力输入能力的容量很有限,只有几千KVA,最后的结果是大部分建筑面积并不能转化成为数据中心的生产力。
 
    四、备用电源和国家公用电网的关系
 
    数据中心对于电力的可用性要求极高,因此,在数据中心设计中,都会考虑到如果国家电网的电力中断这种小概率事件发生,为了应对这种情况,通常会选择备份或者应急电源,其最常见的表现形式是柴油发电机,对于柴油发电机通常有两种分类,一种是中压柴油发电机,另外一种是低压柴油发电机。在国外,尤其是美国数据中心设计的时候,关于国家公用电网和柴油发电机的关系和在中国的关系有一个最大的不同,这个不同可以从the uptime institute的tier definition和相应的设计培训和认证中充分体现,即并没有把国家电网来的市电当作可靠供电来源,而是把柴油发电机作为可靠供电源。而在中国,通常情况下,是把公用电网作为可靠电源来看待的,这是一个最大的区别。
 
    相对比较准确的说法是备用电源,因为不仅仅可以用柴油发电机作为备用电源,还有其他形式,但对于绝大多数的数据中心而言,基本选用柴油发电机作为备用电源。既然关注能源,柴油发电机也是一种能源的输入,站在数据中心用户立场上,相信都在内心期望,永远不要用到备用电源-柴油发电机,这里主要有几个关键原因:
 
    1、目前在中国,公用电网相对比柴油发电机更可靠,供电质量更稳定,这主要是从可用性的角度来考虑的;
 
    2、市电成本比柴油发电机的发电成本更经济,换句话说,用柴油发电机的所需要的燃料成本和维护保养成本比市电的电费更昂贵。(备注:在特殊时期,特殊时间段的特殊地区,一些用电企业把柴油发电机作为主用,因为核算下来,反而柴油发电机的发电成本比市电成本要低)
 
    备注:这里针对的是备用电源之柴油发电机。
 
    五、如何理解双路市电
 
    如果对于双重电源而言,这个定义比较准确,在GB50052-2005中定义为:一个负荷的电源是由两个电路提供的,这两个电路就安全供电而言被认为是互相独立的。严格意义上说,数据中心的双路市电是双重电源定义的一个子集。
 
    在数据中心行业,经常听到双路市电供应这个说法,但是对于什么是双路市电的定义,并没有最广泛的统一的定义。
 
    两路市电,可以从两个角度理解,一个是物理角度,一个是链路角度。如果从物理角度来看,是两个不同物理路由的概念。如果从链路角度,从同一个上级电力站供应,只要是来自于不同母线段,那就是双路市电。
 
    从可用性角度来看,其实是国家电网和数据中心可用性之间的SLA。
 
    目前绝大多数数据中心的双路市电,是来自于同一个上一电压等级的供电站。但也有部分数据中心的确是来自两个不同物理位置的上一电压等级的用户站。目前市场上见到的最“苛刻”的双路市电的确是来自于两个不同的220KV的供电站。(备注:这样的数据中心双路市电案例是非常特殊的用户,不太具有广泛意义。)
 
    六、关于数据中心大用户直供电
 
    虽然到目前为止,尚无数据中心大用户直供电的案例,造成这种现象的主要原因是:一,以往的数据中心的容量和耗电量相对其他行业偏小;二,数据中心用户对于国家的相关政策关注度不够;但国家关于大用户直供电的政策由来已久。读者可关注以下政策:
 
    1、《关于完善电力用户与发电企业直接交易试点工作有关问题的通知》(电监市场〔2009〕20号);
 
    2、关于印发《电力用户与发电企业直接交易试点基本规则(试行)》的通知(电监市场〔2009〕 50号);
 
    3、《国家能源局综合司、工业和信息化部办公厅关于规范电力用户与发电企业直接交易的通知》(国能综监管[2013]506号);
 
    4、各个省市的相关直供电政策。
 
    七、归纳和总结
 
    本文核心内容总结:站在数据中心投资者和运营者的立场上,需要深入透彻地理解国家电网(或南方电网)和数据中心的关系,包括但不限于电压等级,回路数量,容量,可用性和电费等。这些因素不仅贯穿数据中心整个生命周期,更决定了数据中心的成本模型和投资回报,结合数据中心所在地的电网实际情况,合理使用各种策略至关重要。
责任编辑:李欢
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