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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(shí)，只需要一臺能上網(wǎng)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(wǎng)時(shí)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓樸圖，是通過路由器上網(wǎng)的，此時(shí)須在路由器上做一些設(shè)置。也可直接把寬帶接入線接至PC中來實(shí)現(xiàn)。不需要ISP開通服務(wù)。但在根據(jù)獲取的外網(wǎng)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(jié)合數(shù)據(jù)中心的實(shí)際情況，采用以內(nèi)燃機(jī)與煙氣熱水型溴化鋰機(jī)組為核心，輔以電制冷機(jī)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(diào)的能耗。而后對系統(tǒng)中主要供能單元的特性進(jìn)行了研究，通過分析比較各設(shè)備的變負(fù)荷性能，聯(lián)供系統(tǒng)不同負(fù)荷下的相對節(jié)能率，上海市分時(shí)電價(jià)及余電上網(wǎng)政策，對系統(tǒng)控制策略進(jìn)行了描述。
關(guān)鍵詞：冷電聯(lián)供;數(shù)據(jù)中心;內(nèi)燃機(jī);控制策略
一、背景
當(dāng)前，我國正步入大數(shù)據(jù)時(shí)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(yīng)增加。數(shù)據(jù)中心運(yùn)作時(shí)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(chǎn)生的環(huán)境污染。同時(shí)，與一些發(fā)達(dá)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(dāng)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(jì)，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(shè)備的能耗、空調(diào)系統(tǒng)能耗及配電系統(tǒng)能耗，其中空調(diào)的能耗占比高達(dá)40%，因此降低空調(diào)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(nèi)燃機(jī)聯(lián)供系統(tǒng)
燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)優(yōu)點(diǎn)如下：規(guī)格齊全、價(jià)格便宜;熱能輸出形式多樣;啟動快、啟動耗能少;運(yùn)行時(shí)安全可靠且變負(fù)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(jīng)由回收裝置產(chǎn)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(shè)施d天h時(shí)的發(fā)電量，耗天然氣熱量，發(fā)電效率，部分負(fù)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(nèi)燃機(jī)變工況特性公式，通過公式發(fā)現(xiàn)燃?xì)鈨?nèi)燃機(jī)的排煙流量和溫度跟隨發(fā)電負(fù)荷的減少而降低。發(fā)電效率隨設(shè)備發(fā)電負(fù)荷減少而先增后減，即具有一個(gè)最佳發(fā)電效率。內(nèi)燃機(jī)排煙溫度、排氣流量和發(fā)電效率與輸出功率的關(guān)系對應(yīng)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(diǎn)：以熱制冷;系統(tǒng)安全可靠，且功耗小運(yùn)行安靜;變負(fù)荷能力強(qiáng)。單效設(shè)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(shè)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(shè)施設(shè)計(jì)時(shí)可在25%～100%區(qū)域間有效控制與調(diào)節(jié)。
溴化鋰制冷設(shè)施數(shù)學(xué)模型如下：
3.3 免費(fèi)冷卻系統(tǒng)
免費(fèi)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(diào)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(shè)施，投資占地都少，在環(huán)境溫度滿足需求時(shí)電制冷設(shè)施關(guān)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(chǎn)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(chǎn)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(wǎng)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(wǎng)損為5%;電制冷機(jī)組的COPele本文考慮為5.0。雙效溴化鋰機(jī)組COP為1.1～1.2。當(dāng)參照系統(tǒng)與聯(lián)供系統(tǒng)輸出同等冷量和電量時(shí)，參照系統(tǒng)輸入的燃料量為：
4.2 電價(jià)調(diào)節(jié)
參與調(diào)峰和經(jīng)濟(jì)性考慮，運(yùn)行模式體現(xiàn)以下兩點(diǎn)：上海市峰平谷電價(jià)機(jī)制中夜間電價(jià)便宜，且為起調(diào)峰作用，夜間用電制冷設(shè)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(yùn)行時(shí)間為春、夏、秋三季的6：00～22：00。
五、小結(jié)
本文對聯(lián)供系統(tǒng)中主要供能單元的特性進(jìn)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(fù)荷率運(yùn)行，確保各臺機(jī)組均有穩(wěn)定合理的運(yùn)行時(shí)間。在環(huán)境直冷外，內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行在春夏秋三季的6：00～22：00間，且供電負(fù)荷在45%～100%區(qū)間內(nèi)。
參考文獻(xiàn)：
[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(xué)院學(xué)報(bào)，2013，18(4)：95-99.
[2] 張高記，陳學(xué)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(xué)院學(xué)報(bào)，2011，16(2)：71-75.
[3] 田浩，李震，劉曉華，等.信息機(jī)房熱管空調(diào)系統(tǒng)應(yīng)用研究[J].建筑科學(xué)，2010，26(10)：141-145.
[4] 何曉紅，蔡睿賢.內(nèi)燃機(jī)及其熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)的典型變工況解析特性[J].工程熱物理學(xué)報(bào)，2008，29(2)：191-194.
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