上海某数据中心供能系统控制策略的分析与选择

时间：2024-09-01 02:28:36 通信工程毕业论文我要投稿

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　　采用internet接入时，只需要一台能上网的PC加数据中心软件即可。文中路由器指的是一般公司上网时数据中心网络拓朴图，是通过路由器上网的，此时须在路由器上做一些设置。也可直接把宽带接入线接至PC中来实现。不需要ISP开通服务。但在根据获取的外网IP地址及方式选择采用合适的动态域名软件。

　　摘要：本文结合数据中心的实际情况，采用以内燃机与烟气热水型溴化锂机组为核心，辅以电制冷机组以及冷却塔直冷系统的联供系统，以冷电联供形式降低数据中心空调的能耗。而后对系统中主要供能单元的特性进行了研究，通过分析比较各设备的变负荷性能，联供系统不同负荷下的相对节能率，上海市分时电价及余电上网政策，对系统控制策略进行了描述。

　　关键词：冷电联供;数据中心;内燃机;控制策略

　　一、背景

　　当前，我国正步入大数据时代，而作为大数据处理载体的数据中心需求量也相应增加。数据中心运作时需要供电安全连续稳定，即需要庞大的电力作为保障，也因此增加了发电产生的环境污染。同时，与一些发达国家比，数据中心的能源利用率较低。因此，以提高能源利用率从而降低能耗的方式是当前数据中心节能的主要方式。

　　二、能耗分析

　　据统计，我国2013年落成的数据中心约43万座[1]，庞大电力需求问题也越凸显。据估算，2020年全国数据中心电力消耗将超过[2]。数据中心的能耗[3]组成如图1所示，主要由IT设备的能耗、空调系统能耗及配电系统能耗，其中空调的能耗占比高达40%，因此降低空调能耗是数据中心节能的主要途径。

　　三、供能系统

　　3.1 内燃机联供系统

　　燃气内燃机优点如下：规格齐全、价格便宜;热能输出形式多样;启动快、启动耗能少;运行时安全可靠且变负荷性能好;排放环保。约500～600℃的高温排烟气及约85～95℃的缸套冷却用水是其可回收的主要余热形式，这些余热经由回收装置产生热水或蒸汽。

　　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分别为设施d天h时的发电量，耗天然气热量，发电效率，部分负荷率，回收的余热量，回收的缸套水热量，排烟气回收热量以及系统效率。ηe，Ee为额定发电效率和发电量。ηdis能量损失。ηexc热回收效率。

　　何晓红，蔡睿贤[4]拟合出一组发电内燃机变工况特性公式，通过公式发现燃气内燃机的排烟流量和温度跟随发电负荷的减少而降低。发电效率随设备发电负荷减少而先增后减，即具有一个最佳发电效率。内燃机排烟温度、排气流量和发电效率与输出功率的关系对应的拟合公式可表示为：

　　3.2 溴化锂制冷系统

　　溴化锂制冷系统中制冷剂为水，吸收剂为溴化锂。系统特点：以热制冷;系统安全可靠，且功耗小运行安静;变负荷能力强。单效设施COP约0.65～0.7，热源要求95～150℃热或0.03～0.15MPa饱和蒸汽;双效设施COP约1.1～1.2，热源要求95～150℃热水或0.25～0.8MPa饱和蒸汽。溴化锂制冷设施设计时可在25%～100%区域间有效控制与调节。

　　溴化锂制冷设施数学模型如下：

　　3.3 免费冷却系统

　　免费冷却利用天然的冷作为冷源。现在主要的理念为在原空调制冷系统中新增板换一台(图3)，该系统无需新增动力设施，投资占地都少，在环境温度满足需求时电制冷设施关闭，通过板换热。

　　四、控制策略

　　4.1 相对节能率控制

　　通常情况下，相对节能率为使用分产系统作为联供系统的参照系统来反映联供系统与常规分产系统在使用燃料数量上的差异：

　　在联供系统中一般选择2种参照系统：电网主要来源的火力发电厂;电制冷系统。我国超临界火力发电效率45%，输送网损为5%;电制冷机组的COPele本文考虑为5.0。双效溴化锂机组COP为1.1～1.2。当参照系统与联供系统输出同等冷量和电量时，参照系统输入的燃料量为：

　　4.2 电价调节

　　参与调峰和经济性考虑，运行模式体现以下两点：上海市峰平谷电价机制中夜间电价便宜，且为起调峰作用，夜间用电制冷设备供冷;冬季及春秋两季气温条件允许的情况下，优先使用直冷系统。即系统运行时间为春、夏、秋三季的6：00～22：00。

　　五、小结

　　本文对联供系统中主要供能单元的特性进行了研究，为使冷电联供系统的综合效率提高，回避低负荷率运行，确保各台机组均有稳定合理的运行时间。在环境直冷外，内燃机运行在春夏秋三季的6：00～22：00间，且供电负荷在45%～100%区间内。

　　参考文献：