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網絡數據中心可以不設置柴油發電機嗎?

網絡數據中心可以不設置柴油發電機嗎?

柴油發電機在當前階段被廣泛使用

數據中心擔負著數據流的接收、處理、存儲與轉發等,一旦停止運行,就會影響相應數據的流通,造成相關應用和服務等無法使用,會造成巨大損失。此類例子屢見不鮮,今年3月,歐洲云計算巨頭OVH位于史特拉斯堡的一個數據中心發生火災,致使350萬個網站脫機;4月,主機托管公司WebNX位于美國猶他州的奧格登數據中心著火,導致奧格登市的一些IT服務在周日和周一無法使用。

根據數據統計,導致數據中心發生火災或者造成運行故障的因素眾多,包括供電、網絡、制冷、軟件系統等。其中,2020年與供電有關的數據中心故障占比最高,約為37%。而想要保證持續供電,穩定的供電系統必不可少。

電網供電系統可靠性雖然日益提升,但斷電在某種程度上無法完全規避,如因為暴風、暴雨、暴雪等惡劣天氣帶來的斷電;因為電網負荷過高,為保障電網運行穩定,區域短暫實施有序用電等。因此, 應急電源成為數據中心的必備。而柴油發電機便是當前數據中心廣泛采用的應急電源之一。

這主要是因為柴油發電機具備系統簡單,起動、帶負荷和停機時間短,操作、維修難度較小,技術成熟等特點,只要燃料足夠,柴油發電機可以長時間提供穩定、安全且能量巨大的電能,能夠滿足數據中心的用電負荷及供電需求。

值得注意的是,為更好地切合數據中心需要及保證供電的安全性,數據中心的柴油發電機建設有著嚴格的標準和要求。

據《GB 50174-2017數據中心設計規范》,根據數據中心的使用性質、數據丟失或網絡中斷在經濟或社會上造成的損失或影響程度,數據中心可以分為A、B、C三級。

在配置柴油發電機時, 后備柴油發電機的性能等級不應低于G3級;A組數據中心發電機應連續和不限時運行,發電機組的輸出功率應滿足數據中心最大平均負荷的需要;B級數據中心發電機組的輸出功率可按限時500h運行功率選擇。

A級數據中心應(N+X)冗余(X=1~N),B級數據中心當供電電源只有一路時,需設置后備柴油發電機系統,宜N+1冗余;A、B級數據中心柴油發電機的基本容量應包括不間斷電源系統的基本容量、空調和制冷設備的基本容量;A級數據中心柴油發電機燃料存儲量宜滿足12h用油,當外部供油時間有保障時,燃料存儲量僅需大于外部供油時間;應防止柴油微生物滋生;柴油在儲存期間,應對柴油品質進行檢測,當柴油品質不能滿足使用要求時,應對柴油進行更換。

為何會出現“去柴油發電機”的討論

柴油發電機對于數據中心如此重要,但近期“無柴油發電機”“去柴油發電機”的討論卻不絕于耳,究其原因,主要歸結為兩點。

首先, 柴油發電機消耗大,這是由三個因素造成的。

柴油發電機本身造價高。

柴油發電機系統的建設涉及油罐,日用油箱,管路系統,供電及智能監控系統等多個設備和系統的搭建,在費用方面較高。據數據統計,柴油發電機在數據中心整體投資中約占10%,而數據中心的投資動輒數億、數十億,柴油發電機自身的造價由此可見一斑。新疆ups電源新疆upsups不間斷電源新疆不間斷電源山特ups電源華為不間斷電源ups電源維修

柴油發電機運維成本高。

為保障柴油發電機能夠在危急時刻及時、穩定、安全的供電,數據中心企業需對柴油發電機長期進行較高頻次的維護、檢查,并且有著嚴格的標準,這是必須且必要的,但也在事實上造成了較高的運維成本。

根據《數據中心基礎設施運行維護標準》,柴油發電機日常巡檢包括內容如下表。

柴油發電機應每月進行1次預防性維護,維護不應少于以下圖表中所列內容。

并且,《數據中心基礎設施運行維護標準》規定,柴油發電機應每年至少進行1次帶載測試,檢查機油壓力、冷卻液溫度、轉速、電氣工作狀態、負載均衡、ATS切換功能;柴油發電機應每2年或累計運行250h進行三濾、機油、冷卻液更換。

數據中心一旦使用柴油發電機,消耗自然會更高

柴油發電機的啟動、運行需要大量柴油支撐,數據中心使用柴油發電機的時間越長,柴油消耗也就越多,成本也會越高。新疆ups電源新疆upsups不間斷電源新疆不間斷電源山特ups電源華為不間斷電源ups電源維修

其次, 柴油發電機會帶來大量的碳排放。柴油發電機的碳排放主要來源于柴油燃燒,日常運維啟動和應急啟動都會產生碳排放。

根據BP中國碳排放計算器提供的資料:節約1升柴油=減排2.63千克“二氧化碳”。也就是說,1升柴油的排碳量約2.63千克二氧化碳。1800千瓦的柴油發電機每小時油耗約500L,假設一座數據中心,擁有3000個機架,每個機架功耗為6千瓦,那么這座數據中心的功耗為1.8萬千瓦,需要10個1800千瓦的柴油發電機,每小時油耗則為5000L,排放二氧化碳的量將達到13150千克。

家庭用電中,每用100度電,排放二氧化碳約78.5千克,通過計算,這樣一座數據中心使用柴油發電機1小時產生的二氧化碳排放是100度家庭用電的167倍。而碳排放是關于溫室氣體排放的一個總稱或簡稱,溫室氣體的主要組成部分就是二氧化碳,由此可見柴油發電機的使用會帶來大量的碳排放。新疆ups電源新疆upsups不間斷電源新疆不間斷電源山特ups電源華為不間斷電源ups電源維修

在數據中心實現“碳中和”的過程中,IT設備、能源使用比例等均在節能減碳的優化范圍,柴油發電機的運維尤其是使用會產生較多的碳排放,自然也位列其中。這也是推動“去柴油發電機”討論增多的重要原因。

“去柴油發電機”的可行性及可能性方案

數據中心的行業特征是長周期運營,一旦建成,運營周期長達20至30年,并且在周期內要保持不間斷的運行,這就要求供電方面要持續、穩定、安全,應急電源也應當如此,這是討論替代柴油發電機方案的第一要點。

其次,柴油發電機產生碳排放的主要原因是使用了 化石能源。因此, 想要減少碳排放可以從解決能源性質這方面出發,選擇使用清潔能源的設備或者方案來替代柴油發電機。新疆ups電源新疆upsups不間斷電源新疆不間斷電源山特ups電源華為不間斷電源ups電源維修

目前滿足以上兩點,并且正在探索或者擁有可能性的方案,集中體現在對儲能系統的開發以及取代柴油的燃料能源研究上。

數據中心的儲能研究,是為降低數據中心用電成本而提出的解決方案之一。減少柴油的使用,乃至用儲能系統取代柴油發電機是儲能研究的重要一環。 目前,取代柴油發電機的可行性解決方案上,主要表現為鋰電池儲能系統和燃料電池儲能系統這兩種。

鋰電池具備能量密度高、質量輕體積小等特征,能較好的解決電池儲能系統部署空間的問題,伴隨著價格的下降,成為數據中心取代柴油發電機的備選之一。據了解,谷歌在此方面已有計劃,其在今年宣布,將在比利時的StGhislain數據中心采用鋰電池儲能系統替代同等裝機容量的柴油發電機。據谷歌無碳能源業務主管介紹,該電池儲能系統裝機容量為3MW。如電網出現故障,谷歌希望電池儲能系統能夠為特定工作負載提供1小時的電力。新疆ups電源新疆upsups不間斷電源新疆不間斷電源山特ups電源華為不間斷電源ups電源維修

燃料電池是將燃料與氧化劑的化學能通過電化學反應直接轉換成電能的發電裝置,燃料氣包括氫氣、天然氣、生物質氣等,具有排放有害氣體少、使用壽命長等特征,有利于節約能源和保護生態環境。從已有實踐來看,微軟在去年宣布,其旗下數據中心正在測試采用氫燃料電池供電方案,產生的電力足夠10個服務器機架運行48小時。新疆ups電源新疆upsups不間斷電源新疆不間斷電源山特ups電源華為不間斷電源ups電源維修

由此可知,通過研發完善儲能系統,是有可能去掉柴油發電機的。但這一系統在目前階段存在著較為明顯的短板,即無法長時間為大型數據中心提供穩定的供電,一旦斷電時間較長,儲能系統便無法滿足數據中心的需要。同時,鋰電池在安全性上也依舊需要增強。

取代柴油燃料能源研究方面,清潔、100%可再生合成燃料是其中一個重要方向,并且也已有取得了一定成效的案例。微軟表示,它在瑞典的一個數據中心的備用發電機組將使用Evolution柴油Plus,這是一種含有Tall油的燃料,是一種低碳可再生燃料,能夠有效減少碳排放。新疆ups電源新疆upsups不間斷電源新疆不間斷電源山特ups電源華為不間斷電源ups電源維修

另一方向則是包括氫能、核能等高效能源的研究使用,此類能源在節能減排上有著天然優勢,并且能效高,能夠滿足數據中心的用電使用,但此類能源在技術、運輸、安全等方面均存在較大的限制,需要在多個關鍵性的研究上有所突破才能夠在數據中心上應用,目前,高效能源的應用還依舊處于早期的設想階段。

綜合來看,作為應急電源,柴油發電機在數據中心的安全持續的運營上發揮著重要作用,目前取代柴油發電機的可行性方案雖然有一定的方向和實踐,但并不成熟。因此,短時間內想要去掉柴油發電機并不現實,未來能否出現成熟的方案來取代柴油發電機也需驗證。新疆ups電源新疆upsups不間斷電源新疆不間斷電源山特ups電源華為不間斷電源ups電源維修

2022年10月27日 21:17

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