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上海某數(shù)據(jù)中心供能系統(tǒng)控制策略的分析與選擇
采用internet接入時，只需要一臺能上網的PC加數(shù)據(jù)中心軟件即可。文中路由器指的是一般公司上網時數(shù)據(jù)中心網絡拓樸圖，是通過路由器上網的，此時須在路由器上做一些設置。也可直接把寬帶接入線接至PC中來實現(xiàn)。不需要ISP開通服務。但在根據(jù)獲取的外網IP地址及方式選擇采用合適的動態(tài)域名軟件。
摘 要：本文結合數(shù)據(jù)中心的實際情況，采用以內燃機與煙氣熱水型溴化鋰機組為核心，輔以電制冷機組以及冷卻塔直冷系統(tǒng)的聯(lián)供系統(tǒng)，以冷電聯(lián)供形式降低數(shù)據(jù)中心空調的能耗。而后對系統(tǒng)中主要供能單元的特性進行了研究，通過分析比較各設備的變負荷性能，聯(lián)供系統(tǒng)不同負荷下的相對節(jié)能率，上海市分時電價及余電上網政策，對系統(tǒng)控制策略進行了描述。
關鍵詞：冷電聯(lián)供;數(shù)據(jù)中心;內燃機;控制策略
一、背景
當前，我國正步入大數(shù)據(jù)時代，而作為大數(shù)據(jù)處理載體的數(shù)據(jù)中心需求量也相應增加。數(shù)據(jù)中心運作時需要供電安全連續(xù)穩(wěn)定，即需要龐大的電力作為保障，也因此增加了發(fā)電產生的環(huán)境污染。同時，與一些發(fā)達國家比，數(shù)據(jù)中心的能源利用率較低。因此，以提高能源利用率從而降低能耗的方式是當前數(shù)據(jù)中心節(jié)能的主要方式。
二、能耗分析
據(jù)統(tǒng)計，我國2013年落成的數(shù)據(jù)中心約43萬座[1]，龐大電力需求問題也越凸顯。據(jù)估算，2020年全國數(shù)據(jù)中心電力消耗將超過[2]。數(shù)據(jù)中心的能耗[3]組成如圖1所示，主要由IT設備的能耗、空調系統(tǒng)能耗及配電系統(tǒng)能耗，其中空調的能耗占比高達40%，因此降低空調能耗是數(shù)據(jù)中心節(jié)能的主要途徑。
三、供能系統(tǒng)
3.1 內燃機聯(lián)供系統(tǒng)
燃氣內燃機優(yōu)點如下：規(guī)格齊全、價格便宜;熱能輸出形式多樣;啟動快、啟動耗能少;運行時安全可靠且變負荷性能好;排放環(huán)保。約500～600℃的高溫排煙氣及約85～95℃的缸套冷卻用水是其可回收的主要余熱形式，這些余熱經由回收裝置產生熱水或蒸汽。
其中，Ee，d，h，Qf，d，h，ηe，d，h，βe，d，h，Qrec，d，h，Qj，d，h，Qexh，d，h，ηC，d，h分別為設施d天h時的發(fā)電量，耗天然氣熱量，發(fā)電效率，部分負荷率，回收的余熱量，回收的缸套水熱量，排煙氣回收熱量以及系統(tǒng)效率。ηe，Ee為額定發(fā)電效率和發(fā)電量。ηdis能量損失。ηexc熱回收效率。
何曉紅，蔡睿賢[4]擬合出一組發(fā)電內燃機變工況特性公式，通過公式發(fā)現(xiàn)燃氣內燃機的排煙流量和溫度跟隨發(fā)電負荷的減少而降低。發(fā)電效率隨設備發(fā)電負荷減少而先增后減，即具有一個最佳發(fā)電效率。內燃機排煙溫度、排氣流量和發(fā)電效率與輸出功率的關系對應的擬合公式可表示為：
3.2 溴化鋰制冷系統(tǒng)
溴化鋰制冷系統(tǒng)中制冷劑為水，吸收劑為溴化鋰。系統(tǒng)特點：以熱制冷;系統(tǒng)安全可靠，且功耗小運行安靜;變負荷能力強。單效設施COP約0.65～0.7，熱源要求95～150℃熱或0.03～0.15MPa飽和蒸汽;雙效設施COP約1.1～1.2，熱源要求95～150℃熱水或0.25～0.8MPa飽和蒸汽。溴化鋰制冷設施設計時可在25%～100%區(qū)域間有效控制與調節(jié)。
溴化鋰制冷設施數(shù)學模型如下：
3.3 免費冷卻系統(tǒng)
免費冷卻利用天然的冷作為冷源�，F(xiàn)在主要的理念為在原空調制冷系統(tǒng)中新增板換一臺(圖3)，該系統(tǒng)無需新增動力設施，投資占地都少，在環(huán)境溫度滿足需求時電制冷設施關閉，通過板換熱。
四、控制策略
4.1 相對節(jié)能率控制
通常情況下，相對節(jié)能率為使用分產系統(tǒng)作為聯(lián)供系統(tǒng)的參照系統(tǒng)來反映聯(lián)供系統(tǒng)與常規(guī)分產系統(tǒng)在使用燃料數(shù)量上的差異：
在聯(lián)供系統(tǒng)中一般選擇2種參照系統(tǒng)：電網主要來源的火力發(fā)電廠;電制冷系統(tǒng)。我國超臨界火力發(fā)電效率45%，輸送網損為5%;電制冷機組的COPele本文考慮為5.0。雙效溴化鋰機組COP為1.1～1.2。當參照系統(tǒng)與聯(lián)供系統(tǒng)輸出同等冷量和電量時，參照系統(tǒng)輸入的燃料量為：
4.2 電價調節(jié)
參與調峰和經濟性考慮，運行模式體現(xiàn)以下兩點：上海市峰平谷電價機制中夜間電價便宜，且為起調峰作用，夜間用電制冷設備供冷;冬季及春秋兩季氣溫條件允許的情況下，優(yōu)先使用直冷系統(tǒng)。即系統(tǒng)運行時間為春、夏、秋三季的6：00～22：00。
五、小結
本文對聯(lián)供系統(tǒng)中主要供能單元的特性進行了研究，為使冷電聯(lián)供系統(tǒng)的綜合效率提高，回避低負荷率運行，確保各臺機組均有穩(wěn)定合理的運行時間。在環(huán)境直冷外，內燃機運行在春夏秋三季的6：00～22：00間，且供電負荷在45%～100%區(qū)間內。
參考文獻：
[1] 秦婷，張高記.數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排措施探討[J].西安郵電學院學報，2013，18(4)：95-99.
[2] 張高記，陳學文.通信基站全生命周期節(jié)能減排措施探討[J].西安郵電學院學報，2011，16(2)：71-75.
[3] 田浩，李震，劉曉華，等.信息機房熱管空調系統(tǒng)應用研究[J].建筑科學，2010，26(10)：141-145.
[4] 何曉紅，蔡睿賢.內燃機及其熱電聯(lián)產系統(tǒng)的典型變工況解析特性[J].工程熱物理學報，2008，29(2)：191-194.
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