结合天然气分布式能源站的应用解读数据中心评级标准

宋天琦

上海航天能源股份有限公司

结合天然气分布式能源站的应用解读数据中心评级标准

宋天琦

上海航天能源股份有限公司

本文通过对目前国内数据中心评级使用的两套主流标准体系的最新版进行分析梳理，重点研究讨论其中关于供电系统和供冷系统配置的要求，以期结合天然气分布式能源站的自身特点，从比能源站自身更宏观的角度，解读将天然气分布式能源站应用于数据中心时不可忽视的设计要求。为天然气分布式能源站在数据中心的应用寻找更佳的解决方案助力。

天然气分布式、数据中心、评级、标准体系

科技发展使数据中心正成为一种越来越具发展前景的产业。同时，广泛作为高能耗型建筑，其供能系统与新兴天然气分布式能源站应用的结合也引来了广泛的关注。然而，数据中心对高可靠性和高可用性的追求及其对评级的需求，难免使最终设计引入天然气分布式能源站的供能系统方案略显臃肿。为使此类方案得以进一步优化和合理精简，本文结合天然气分布式能源技术特点，对数据中心主流评级体系进行分析研究与归纳，以促进此类方案的优化。

1 数据中心评级标准体系概述

当今世界已有多家机构发布了数据中心的评级标准体系，如TUI、ASHRAE、TGG、AFCOM、TIA、ISO、BICSI、EN等。但目前我国国内参考较多且较为认可的主要有两个标准：ANSI/TIA-942-B和GB50174，且均于今年推出了新版本。本文将就这两套数据中心标准规范的最新 版，ANSI/TIA-942-B-2017和 GB50174-2017，进行分析研究。

ANSI/TIA-942-B-2017是美国国家标准学会电信产业协会推出的一套数据中心标准规范，引用了Uptime Institute的四个级别：Tier I、Tier II 、Tier III 、Tier IV ，级别要求从I到IV依次升高。GB50174-2017《数据中心设计规范》则是我国国标GB50174-2008《电子计算机机房设计规范》的升级版，其中列出数据中心的三个级别C、B、A，级别要求从C到A依次升高。

鉴于评级对于数据中心商业价值的巨大影响，若要对数据中心的供能系统进行改变创新，不仅需要探讨改变的技术可行性，还要顾及主流数据中心评级标准体系对各级数据中心的要求。

2 天然气分布式能源与数据中心供能系统的契合度分析

数据中心的能耗主体为其IT设备，其电负荷和冷负荷比例接近1。用于数据中心的天然气分布式能源站通常也能实现约44%左右的发电效率和约46%左右的余热利用效率，当采用COP在1左右的溴化锂吸收式制冷机组时，其供电供冷比例也接近于1，二者供电供冷比例相当。可保证能源利用的充分性和稳定性。

另一方面，数据中心对可用性高标准的追求，也使得实现能源站优良经济性的超长时间运行条件成为可能。

3 数据中心评级标准体系研究分析

天然气分布式能源融入数据中心供能系统，主要是影响到其供电系统、供冷系统。因此，虽然数据中心的评级内容涉及各个专业，本文仅对其中与供电、供冷系统关联较大的内容进行分析研究。

如果主电网十分可靠,或数据中心处理的数据敏感性要求较低、不严格要求数据的实时可读取性，则数据中心设施的有效性百分比将降低,它们会被归类为Tier I、Tier II或GB-C级。但当前趋势下，新建数据中心的级别趋向更高级别发展。因此本文的讨论也侧重于Tier III、Tier IV以及GB-B、GB-A级。

3.1 供电系统相关要求

常规数据中心的供能系统能量输入，几乎全部依靠电力。只有一些数据中心的冷却系统在设计时会引入一些自然冷却技术，然而其设备的自耗能源仍多以电能为主。典型的数据中心供电系统由中压配电、变压器、低压配电、不间断电源、末端配电以及发电机组等设备组成。不间断电源的作用主要是应对市电中断、发电机启动前的能量供应，确保用电负载的持续供电。发电机组的主要作用则是市电中断时立即启动为负载提供持续、稳定的电力供应。数据中心在获取市电、配UPS同时，会为一些电源要求较高的用户配置柴油发电机组作为备用电源，以保证供电系统的可靠性和可用性。

数据中心所拥有的提供持续电源和应急电源的设备数量以及这些环节的设计方案是决定它们属于哪一等级的重要因素。结合数据中心典型供电系统模型和标准中的各级要求，分析整理结果见表1。

新建设的数据中心通常都会达到Tier IV、Tier III级别或GB-A、GB-B级别。由表1可见，在这种级别要求下，数据中心需采用双路市电（自同一或不同变压器），同时配置1到2组备用持续电源。传统配置中，备用持续电源均采用柴油发电机组。当引入天然气分布式能源站时，首先是改变了其持续电源的配置状况。

应急备用电源UPS部分的配置，则受天然气分布式能源站引入的影响相对间接。两个标准对其的具体要求参见表2。可根据不同等级的数据中心设计对该部分的可用性和可靠性规划选择不同的供配电系统UPS方案。

此外，与供电系统相关的还有对数据中心主要终端用电设备（如IT设备、电制冷机等）采用单源型或双源型的要求。GB50174-2017 中没有就此明确列出，但ANSI/TIA-942-B-2017对此进行了具体说明，参见表3。

3.2 供冷系统相关要求

就数据中心的冷却系统而言，虽然蒸发冷却和液体冷却技术在加速发展，但当前，以水为载

冷剂带自然冷却的冷冻水机组的应用还是大多数数据中心的主要选择。它具有集中冷源、能耗较低、技术成熟稳定等特点，应用深入人心。冷冻水供冷系统，使数据中心的供冷系统与天然气分布式能源的余热制冷融合成为可能。

T i e r I T i e r I I T i e r I I I T i e r I V单路供电 单路供电 双路供电，允许同一变电站，允许自备电源双路供电，来自不同变电站的主路，允许自备电源单机配置可不配柴发 串联冗余 并联冗余（N+1） 分布式冗余 2 N或2（N+1）双系统冗余G B-C G B-B G B-A单路电源两回线路供电双重电源供电，无需备用电源双重电源供电，供电网络中独立于正常电源的专用馈电线路可做备用电源仅满足基本配置 冗余（2路市电） 冗余（1路市电一路柴发） 冗余加同时维护 两路市电，柴发N+1

表2 不同等级数据中心对UPS系统的要求

表3 不同等级数据中心对制冷设备的电气功能要求

总结两个标准中对数据中心的供冷系统及其设备配置的要求，可以归纳出大型数据中心的供冷系统主要设备（如冷水机组、泵等）的配置数量只要达到N+1台即可。对于Tier IV和GB-A级别的大中型数据中心，应采用双供双回。此外，常规采用的电冷机具有双路供电接口，推及天然气分布式能源的溴化锂余热制冷机组也宜设计双路热源管路汇入机组入口（见表4）。

表4 不同等级数据中心对制冷系统的功能要求

4 结语

针对现有的引入天然气分布式能源站的数据中心供能系统实例，其除去分布式能源站后的部分与未引入分布式能源站之前并无区别，均存在优化和精简的空间。望本文结合天然气分布式能源站应用的评级标准的归纳解读可给今后数据中心带有天然气分布式能源站的供能系统方案的设计提供一些新的思路和便利。

“绿色技术银行”在上海宣告成立

日前，《联合国可持续发展目标科学技术创新高级别研讨会》传出信息，在上海成立的绿色技术银行已进入试运行阶段，注册成立了35亿元规模的绿色技术成果转化基金，将为促进全球节能环保技术的转移和产业化作出贡献。

为落实《联合国2030可持续发展议程》，我国政府决定在上海建设绿色技术银行，主要服务于绿色技术的转移转化。目前，绿色技术银行正在建设3个平台。信息平台已上线试运行，主要包含成果库、需求库、专家库，为各类主体提供信息支持。转移转化平台旨在构建一个网络体系，对接高校和研究机构的技术转移部门，并与国家科技评估中心、环保部环境认证中心、中国国际技术转移中心等达成合作意向，将搭建一批国际转移机构和中心。金融平台已初具规模，在国家科技成果转化引导基金支持下，上海市创业投资基金等出资35亿元成立了绿色技术成果转化基金。

银行总部设在上海虹口区北外滩浦江国际金融广场。

Study on Data Center Classification Standard Based on Natural Gas Distributed Energy Station Application

Song Tianqi
Shanghai Aerospace Energy Co.，Ltd

The author analyzes two mainstream standard systems in domestic data center industry.The article studies power supply system and cooling system configuration requirements from the viewpoint of natural gas distributed energy station characteristics wider than energy station. The author introduces design details when applying natural gas distributed energy station into data center, which helps finding better solution for natural gas distributed energy station applied in data center.

Natural Gas Distributed, Data Center, Classification, Standard System

10.13770/j.cnki.issn2095-705x.2017.12.009

宋天琦：工程师，硕士，从事分布式能源站方案规划、天然气分布式能源站在数据中心应用等方面研究。

（虹口）