持續(xù)功率（DCC）在柴油發(fā)電機組行業(yè)內(nèi)的應(yīng)用在持續(xù)增長。DCC應(yīng)用作為數(shù)據(jù)處理中心（DPCs）電源的一種可替代電源，它的特性使它能滿足數(shù)據(jù)中心設(shè)施對可靠性和可用性的需求。

那么，DCC 功率與現(xiàn)在的備用功率或應(yīng)急功率有何區(qū)別？它對于選擇最好的發(fā)電機組有何影響？該如何確定哪種發(fā)電機組最適數(shù)據(jù)中心項目？

一 數(shù)據(jù)中心對備用電源需求的持續(xù)增長隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，很多產(chǎn)業(yè)都與這項技術(shù)接軌。網(wǎng)絡(luò)信息的流量也隨之越來越大，存儲、處理和分析如此海量的數(shù)據(jù)（即我們所指的 大數(shù)據(jù) ）成為必然。因此，發(fā)電行業(yè)也必須適應(yīng)這種新的工作方式，并服務(wù)于這種不同于銀行、貿(mào)易、休閑娛樂或政府機構(gòu)的新產(chǎn)業(yè)，協(xié)助其數(shù)據(jù)存儲需求。

數(shù)據(jù)中心能讓企業(yè)和用戶快速讀取數(shù)據(jù)，但維持?jǐn)?shù)據(jù)中心正常運轉(zhuǎn)及給機房散熱都需要消耗大量的電力。這些設(shè)施的溫度維持在20 ℃左右，是服務(wù)器的理想工作環(huán)境溫度。

即使僅僅幾分鐘的電力中斷，都可能使整個企業(yè)的工作中斷，造成重大經(jīng)濟損失。因此，這些設(shè)施不僅需要穩(wěn)定的電力，它們的連續(xù)可用性還必須有備用電源提供保障。這正是專為數(shù)據(jù)中心設(shè)計的發(fā)電機組的用武之地。

多種因素共同決定著如何在市場上現(xiàn)有發(fā)電機組中進行選擇：a. 主電網(wǎng)的可靠性；b. 發(fā)電機組整體預(yù)算；c. 數(shù)據(jù)中心所存數(shù)據(jù)的敏感度，決定著在出現(xiàn)電源中斷時要求被保護程度的高低。

二 數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)定可靠性和可用性是數(shù)據(jù)中心為客戶提供優(yōu)質(zhì)、不間斷服務(wù)的關(guān)鍵特性，尤其是涉及敏感數(shù)據(jù)時。這兩個特性很大程度上都取決于電力供應(yīng)。因此，且不說高質(zhì)高效的設(shè)備，選擇一個和所處理的數(shù)據(jù)相匹配的供電系統(tǒng)是至關(guān)重要的。

Uptime Institute 是一個國際公認(rèn)組織，它對如何設(shè)計數(shù)據(jù)中心設(shè)施進行規(guī)定和認(rèn)證。它根據(jù)數(shù)據(jù)中心的可用性分為四個等級：Tier Ⅰ 、Tier Ⅱ 、Tier Ⅲ 和Tier Ⅳ . 數(shù)據(jù)中心所擁有的提供持續(xù)電源和應(yīng)急電源的設(shè)備數(shù)量是決定它們屬于哪一等級的重要因素。

Uptime Institute等級劃分是如何影響所要安裝的發(fā)電機組大小的呢？

要回答這個問題，首先要理解Uptime Institute是如何區(qū)分應(yīng)急電源和替代電源的。

應(yīng)急電源符合Uptime Institute所規(guī)定的Tier Ⅰ或Tier Ⅱ，替代電源需滿足Tier Ⅲ或Tier Ⅳ要求。Uptime Institute對數(shù)據(jù)中心等級要求如表1所示。

要被認(rèn)為是可替代電源，并滿足Uptime Institute Tier Ⅲ和Tier Ⅳ的要求，則該發(fā)電機組必須在主電源發(fā)生故障時能提供持續(xù)電力。這意味著發(fā)電機組容量必須足夠大，能在要求的負(fù)荷水平下提供持續(xù)電力而不受時間限制。

依據(jù)ISO 8528 - 1：2005《Reciprocating internal combustion engine driven alternating currentgenerating sets Part 1： Application，ratings and performance》，這種運行方式可歸類為COP（ContinuousOperation Power，持續(xù)運行功率）。

三 不能按照COP選擇發(fā)電機組容量的原因既然已經(jīng)有了COP（持續(xù)運行功率）定義，那為什么不用來選擇發(fā)電機組容量呢？

發(fā)動機的COP功率是標(biāo)定功率或常用功率的80 % ~ 90 %.根據(jù)它們的COP來選擇發(fā)電機組容量，意味著需要選擇容量更大的發(fā)動機，這會相應(yīng)地增加發(fā)動機本身的成本，也需要更大的安裝空間和更多的散熱。

此外，發(fā)動機將不能在其最高效的負(fù)載點下工作，即100 % 功率左右。

因此，為了更具市場競爭力，也為了給終端客戶節(jié)省不必要的成本，發(fā)電機組行業(yè)主要的發(fā)動機制造商新發(fā)布了一個新的功率定義 數(shù)據(jù)中心持續(xù)功率（DCC）。

大多數(shù)情況下，根據(jù)ISO8528 - 1：2005標(biāo)準(zhǔn)，這和它的PRP（Prime Power，主用功率）定義相符。換句話說，即100 % 功率。

但有一點不同：在這種情況下，它是持續(xù)供電的。在統(tǒng)計分析故障可能性，并考慮到現(xiàn)有設(shè)備的使用情況后，這些制造商認(rèn)為：在有穩(wěn)定電網(wǎng)的國家，應(yīng)急機組實際投入運行的頻次是很小的；而且，當(dāng)真正投入使用時，也只需運行很短的一段時間。正因為如此，可以允許發(fā)動機以更高的負(fù)載率運行。

四 DCC功率定義如何符合Uptime Institute的要求盡管發(fā)動機不能無限時地維持PRP功率（由于它需要承受機械和熱負(fù)荷），發(fā)動機生產(chǎn)商用DCC定義來保證發(fā)動機運行不受時間和平均功率百分比限制。因此，發(fā)電機組的大小依據(jù)此DCC功率來設(shè)計，便能達(dá)到Uptime Institute Tier III和Tier IV的要求，因為它們滿足作為替代電源的條件。

正如前面提到的，這必須在主電源故障概率較小的情況下，所以發(fā)動機生產(chǎn)商限定它們在電網(wǎng)穩(wěn)定的國家使用。甚至在某些情況下，要依據(jù)被它們認(rèn)為擁有穩(wěn)定電網(wǎng)的國家名單。

如果主電網(wǎng)足夠可靠，或數(shù)據(jù)中心處理的數(shù)據(jù)敏感性要求較低，或不嚴(yán)格要求數(shù)據(jù)的實時可讀取性，那么數(shù)據(jù)中心設(shè)施的有效性百分比將降低，它們會被歸類為Uptime Institute Tier I或Tier II.這時會根據(jù)發(fā)電機組的備用功率來選擇發(fā)電機組作為備用電源，以減少安裝費用。各等級發(fā)動機的功率標(biāo)定如圖1所示。

五 為數(shù)據(jù)中心提供電源的發(fā)電機組的關(guān)鍵特性用于數(shù)據(jù)中心項目的發(fā)電機組及其部件的特性與用于其它設(shè)施的備用機組的特性大都相同，盡管DCC機組對某些部件的選擇要求會更嚴(yán)。

所有部件中最重要的是發(fā)動機，因為發(fā)電機組電力產(chǎn)生來源于它。用于DCC項目的發(fā)動機必須帶有電子調(diào)速器，這樣無論何時電網(wǎng)發(fā)生故障，要求它啟動時都能快速調(diào)到合適的電壓和頻率。這些參數(shù)一旦確立，發(fā)動機能在以后的運行中維持不變。決定選用的發(fā)動機容量大小時，不僅要考慮以上提到的數(shù)據(jù)中心應(yīng)用的這些因素，同時也要考慮其他所有項目通用的環(huán)境因素，如環(huán)境溫度和海拔。

為有嚴(yán)格可靠性要求的數(shù)據(jù)中心項目選擇發(fā)動機，啟動系統(tǒng)是非常重要的。如HIMOINSA公司可以通過2臺帶獨立電池系統(tǒng)的電動馬達(dá)組成的冗余啟動系統(tǒng)或1臺電動馬達(dá)加1臺氣動或液壓馬達(dá)的組合提高發(fā)電機標(biāo)配啟動系統(tǒng)的可靠性。

選擇能給啟動系統(tǒng)提供足夠電能的免維護電池也很關(guān)鍵。此外，與所有備用電源應(yīng)用相同，為了保證快速啟動并迅速帶負(fù)荷，使用電阻加熱器對發(fā)動機缸體內(nèi)的冷卻液加熱很重要。這樣，當(dāng)發(fā)生電網(wǎng)故障時，發(fā)動機才能處于最合適的溫度。加熱電阻可加裝一個泵來幫助冷卻液循環(huán)，讓發(fā)動機機體冷卻液溫度更加均衡一致。最后，利用油泵進行預(yù)潤滑也會提升啟動速度。

發(fā)電機是發(fā)電機組另一個關(guān)鍵部件。一個高效的AVR（自動電壓調(diào)節(jié)）能保持電壓變化值低于0. 5 %；一個設(shè)計合理的繞組能維持低諧波失真率和電信干擾值。使用PMG永久勵磁可為AVR提供獨立于主繞組的電源，在突然加載時也能可靠運行，以此保證調(diào)節(jié)器保持良好的勵磁輸出。繞組高質(zhì)量的浸漆、IP23防護等級、防潮加熱器，對于發(fā)電機組的持續(xù)運行至關(guān)重要，尤其是在環(huán)境濕度高的地方。

在數(shù)據(jù)中心設(shè)施里，發(fā)電機組有時安裝在底層或地下，讓外面的空氣自由進入的通道很少，冷卻裝置的選擇也很重要。因此發(fā)電機組生產(chǎn)商必須有一個經(jīng)驗豐富的工程團隊，設(shè)計通過中間冷卻器和二次回路的方法，在更高的樓層或屋頂安裝遠(yuǎn)程冷卻系統(tǒng)。如在阿里巴巴集團數(shù)據(jù)中心，HIMOINSA公司提供24 MW備用電源，設(shè)計有一個遠(yuǎn)程冷卻系統(tǒng)，臥式散熱器安裝在大樓頂層。

發(fā)電機組的控制器負(fù)責(zé)控制、監(jiān)測和操作上述所有要素。市面上有不同品牌的控制器，用于不同的應(yīng)用。HIMOINSA公司有專門控制自己生產(chǎn)的發(fā)電機組而設(shè)計的控制器，它們能檢測到電網(wǎng)故障，通過指令啟動發(fā)電機組。發(fā)電機組的運行參數(shù)及警報位于建筑物里的樓宇管理系統(tǒng)中，為使它們與發(fā)電機組實現(xiàn)一體化，HIMOINSA控制器支持不同的通信協(xié)議。

六 結(jié)論數(shù)據(jù)中心處理的數(shù)據(jù)越敏感，能在任何時間及時讀取數(shù)據(jù)的有效性就越重要，就越需要可靠的電力設(shè)施為設(shè)備提供持續(xù)電力，并應(yīng)對突然停電的緊急情況。由于發(fā)電機組是構(gòu)成這類設(shè)施的一個基礎(chǔ)部分，機組的容量大小必須依據(jù)這些相同的標(biāo)準(zhǔn)?，F(xiàn)階段，根據(jù)這個功率定義來設(shè)計發(fā)電機組，能依據(jù)Uptime Institute制定的標(biāo)準(zhǔn)，可以看出它能提供電力的有效性。因此，當(dāng)發(fā)電機組根據(jù)備用功率來設(shè)計容量大小時，能滿足Tier I和Tier II要求；要達(dá)到Tier III和Tier IV要求，發(fā)電機組則必須依據(jù)它的DCC功率來選擇容量。

文章編輯：CobiNet(寧波)  
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