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  • 數(shù)據(jù)中心除了向電網(wǎng)購電運行外,兩者之間還存在什么樣的關(guān)系(一)?

    2018-01-15 18:40:43 大云網(wǎng)  點擊量: 評論 (0)
    數(shù)據(jù)中心除了向電網(wǎng)購電運行外,兩者之間還存在什么樣的關(guān)系(一)?

    目前,中國絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心都是通過向當(dāng)?shù)毓秒娋W(wǎng)采購電而運行的。未來的數(shù)據(jù)中心,在很多場景下,可能是分布式電源和當(dāng)?shù)毓秒娋W(wǎng)結(jié)合的方式運行。因此,在本文中,將闡述數(shù)據(jù)中心和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的核心關(guān)系。

     

    數(shù)據(jù)中心和公用電網(wǎng)的主要界面是變電站。

     

    變電站是數(shù)據(jù)中心與公用電網(wǎng)的“臍帶”。數(shù)據(jù)中心與電網(wǎng)的核心是可用性、可靠性和經(jīng)濟性的問題關(guān)系。通俗地說,是關(guān)于夠不夠用、停不停、多少錢的問題。實際上,數(shù)據(jù)中心也是一種服務(wù),既然是服務(wù),必然涉及到成本問題。在電力成本這方面的支出占據(jù)了數(shù)據(jù)中心總體成本中比較重要的一個比例。站在數(shù)據(jù)中心用戶者的角度來看,所關(guān)心的話題主要有以下內(nèi)容:

     

    1、容量規(guī)劃:容量規(guī)劃是個很大的概念,包含的范圍也很大。在這里,特指的是電力容量規(guī)劃當(dāng)中的電力輸入部分。換句話說,這里主要指的是數(shù)據(jù)中心需要多大容量的電力接入的問題。

     

    2、數(shù)據(jù)中心CAPEX:這里特指的是數(shù)據(jù)中心用戶在電力輸入部分所需要的投資。包括諸如外線,用戶站等。

     

    3、數(shù)據(jù)中心OPEX:這里特指的電費和管理運行費用等。

     

    4、數(shù)據(jù)中心可用性的問題:這里特指的是諸如電能質(zhì)量、接入可靠性、網(wǎng)調(diào)負(fù)荷保障級別等。

     

    5、數(shù)據(jù)中心用電可靠性的問題。

     

    一、電網(wǎng)的供電結(jié)構(gòu)

     

    一般而言,電力從發(fā)電廠到最終數(shù)據(jù)中心用戶,中間有幾個關(guān)鍵路由,下文力爭讓數(shù)據(jù)中心用戶可以深入淺出的理解電網(wǎng)的結(jié)構(gòu),同時也能夠正確理解諸如選址,容量計算,可用性等方面在電力方面的基本概念。

     

    電力輸配電關(guān)鍵環(huán)節(jié)拆解和分析:(發(fā)、輸、配、用)

    1、發(fā)電:發(fā)電廠,無論是哪種能源,這是一個將其他能源轉(zhuǎn)換成電能的點,是電力的起源點。

     

    2、電力傳輸:當(dāng)發(fā)電廠發(fā)出電后,它首先做的事情是傳輸,即將電力輸送到數(shù)據(jù)中心或者其他用戶,在這個環(huán)節(jié)中,又可以分解為以下幾個步驟:

     

    (1)發(fā)電廠到城市之間的長途傳輸:一個電工學(xué)基本原理:即P=UI,換個角度來看,如果要傳輸更多的電力能量,需要提高電力電壓和電流,但是電流的載流量是和傳輸電纜的載流量相匹配的,即和傳輸電纜的導(dǎo)電金屬的橫截面積成正比的,通俗的說,電纜越粗,造價更貴,而同時,電纜的橫截面積又不是可以無限的放大的(這里還涉及到集膚效應(yīng)的問題),而電纜的重量又和諸如安全,造價等很多因素相關(guān),因此,提高電流只能到一定限度,同時,對于長距離傳輸,線損也很大,因此,在目前我國的長途傳輸中,普遍采用的是超高壓傳輸,即電流并不大,但是電壓很高,而傳輸更多的電力能量。最常見的是交流500KV,直流800KV或者1000KV交流等。國家電網(wǎng)最近幾年在不斷做試點,諸如特高壓傳輸?shù)龋丛诓粩嗵岣邩?biāo)準(zhǔn)。

     

    (2)長途傳輸進入城市后的電力傳輸:對于絕大多數(shù)城市而言,500KV進入城市后,通過電力變壓器,降到220KV,數(shù)據(jù)中心用戶可以看到220KV的電力站,然后,國家電網(wǎng)將220KV的電壓等級再降到110KVA的電壓等級,也能看到很多110KV的電力站(個別地區(qū)有35KV或66KV)。對于接下來,就有幾種不同電壓降的等級和區(qū)別,對于數(shù)據(jù)中心用戶而言,通常情況下,有以下幾種選擇:

     

    • 電網(wǎng)從110KV降壓到10KV:即最終數(shù)據(jù)中心用戶和國家電網(wǎng)的分界點是在10KV這個電壓等級上。數(shù)據(jù)中心用戶自建10KV用戶站,即10KV引入到數(shù)據(jù)中心,換句話說,國家電網(wǎng)計費點是在10KV站的高壓側(cè)。

     

    • 電網(wǎng)從220KV的電力站將電壓等級降到35KV的電壓等級,然后再將35KV降壓到10KV電壓等級。對于數(shù)據(jù)中心用戶而言,自建10KV用戶站,將10KV引入到數(shù)據(jù)中心,國家電網(wǎng)計費點是在10KV站高壓側(cè)。

     

    • 電網(wǎng)將110KV降到20KV,數(shù)據(jù)中心用戶自建20KV用戶站。即數(shù)據(jù)中心用戶而言,是20KV接入到數(shù)據(jù)中心內(nèi)部,然后再進行配電,國家電網(wǎng)的計費點是在20KV站高壓側(cè)。

     

    • 電網(wǎng)將220KV降到35KV,提供給數(shù)據(jù)中心用戶。數(shù)據(jù)中心用戶自建35KV用戶站,至于數(shù)據(jù)中心用戶采用35KV降到10KV,還是直接降到380V,屬于數(shù)據(jù)中心用戶自己控制的范圍,數(shù)據(jù)中心用戶和電網(wǎng)的計費是在35KV高壓側(cè)。(備注:據(jù)不完全統(tǒng)計,數(shù)據(jù)中心用戶自建35KV用戶站的案例也不多,截至本文編寫的時候,有萬國數(shù)據(jù)上海外高橋數(shù)據(jù)中心,上海聯(lián)通周浦?jǐn)?shù)據(jù)中心和中國工商銀行外高橋數(shù)據(jù)中心等)

     

    • 電網(wǎng)將220KV降到110KV,提供給數(shù)據(jù)中心用戶,數(shù)據(jù)中心用戶自建110KV用戶站,和國家電網(wǎng)的計費點是在110KV等級,即高壓側(cè)。數(shù)據(jù)中心用戶根據(jù)自身的需求,再將110KV降到10KV,最后10KV降到380V。換句話說,110KV以下的設(shè)計和建設(shè)屬于數(shù)據(jù)中心用戶自己控制的范圍。(備注:據(jù)不完全統(tǒng)計,截至到本文編寫的時候,自建110KV用戶站的數(shù)據(jù)中心用戶是中國工商銀行嘉定同城數(shù)據(jù)中心)

     

    • 公用電網(wǎng)將220KV降到35KV,再經(jīng)過10KV電力開關(guān)站,然后再將10KV提供給數(shù)據(jù)中心用戶,數(shù)據(jù)中心用戶自建10KV用戶站,這種方式和“將220KV降到35KV”的唯一區(qū)別是,數(shù)據(jù)中心用戶在35KV電力站和數(shù)據(jù)中心用戶自建的10KV用戶站中間,建設(shè)了一個10KV的電力開關(guān)站(開閉站)。

       

    為什么電網(wǎng)會采用這種結(jié)構(gòu)呢?這是優(yōu)于10KV這個等級傳輸電力能量的容量和能力造成這種結(jié)構(gòu)。其作用是:①為解決高壓變電站中壓出線間隔不足,出線通道受限制的矛盾。②減少相同路徑的電纜條數(shù)。③加強電網(wǎng)聯(lián)絡(luò),提高供電可靠性。對于很多用戶而言,其使用電力的容量相對數(shù)據(jù)中心用戶而言,比較小,而對于35KV的出線間隔而言,是有限的,這樣通過1個10KV的出線間隔,建設(shè)一個10KV的電力開關(guān)站,可以給更多的用戶提供服務(wù)。

     

    當(dāng)然,在國內(nèi)的數(shù)據(jù)中心案例中,也有從電網(wǎng)220KV直接變10KV,雖然這樣的案例鳳毛麟角。

     

    二、電力能源的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)簡述

     

    本文所論述的觀點和角度,并不是國家電力能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層面,更多的是站在數(shù)據(jù)中心用戶的角度來看的。

     

    從國家宏觀調(diào)控,政策制定和行業(yè)監(jiān)管的角度上,在政府層面上,主要有三個政府相關(guān)部門。第一個是國家能源局,主要職責(zé)包括擬定能源發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)劃和政策,提出發(fā)展新能源和能源行業(yè)節(jié)能的政策措施等。(備注:相關(guān)詳細(xì)的工作職責(zé)參照從國家能源局的官方網(wǎng)站)第二個是國家發(fā)改委,事實上能源局曾經(jīng)隸屬于發(fā)改委,通俗理解,能源局分擔(dān)了發(fā)改委的一部分職責(zé),但諸如國家電網(wǎng)等并不在能源局職責(zé)管理范圍內(nèi),發(fā)改委更趨向于宏觀調(diào)控和政策制訂。第三個是國家電力監(jiān)管委員會,其主要職責(zé)的確是名副其實,電力行業(yè)監(jiān)管,包括制訂電價等。(涉及到國家電力監(jiān)管委員會的詳細(xì)資料,參照國家電力監(jiān)管委員會的官方網(wǎng)站)。

     

    從電力傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)這一層來看,主要有國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。前兩者占據(jù)了絕對比例。從數(shù)據(jù)中心用戶的角度而言,絕大多數(shù)情況下,涉及到具體的電力申請,都和這三者有直接關(guān)系。

     

    從發(fā)電的層面來看,主要包括有華能,華電,中電,國電和神華這五家占據(jù)市場絕對比例的五家發(fā)電企業(yè)。當(dāng)然,也有諸如華潤,中廣核等發(fā)電企業(yè)

     

    從能源的基礎(chǔ)層面來看,就包括諸如石油,石化,風(fēng)電,水電,核電等能源企業(yè)。

     

    本文對這部分內(nèi)容進行的描述,是想讓數(shù)據(jù)中心用戶可以站在自己數(shù)據(jù)中心的實際情況(比如地理位置),看清行業(yè)的業(yè)態(tài)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢,做出更準(zhǔn)確的業(yè)務(wù)策略制定。

     

    三、數(shù)據(jù)中心變電站介紹

     

    對于中小型數(shù)據(jù)中心,其用電容量相對比較小,比如只有1000-4000KVA,因此導(dǎo)致這個變電站是共享的,并不是完全為數(shù)據(jù)中心服務(wù)的。

     

    如果數(shù)據(jù)中心容量需求比較大,尤其是對于今天中國市場上的大型或者超大型數(shù)據(jù)中心用戶而言,通常需要建設(shè)一個電力用戶站,當(dāng)然根據(jù)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)中心用戶的用電需求容量,可以選擇自建10KV用戶站,20KV用戶站,35KV用戶站或者110KV用戶站。而這個變電站將作為數(shù)據(jù)中心電力能源的輸入口,其重要性不言而喻。在本文的后面部分將詳細(xì)論述圍繞著這個變電站所涉及到的關(guān)鍵因素和需要考慮的關(guān)鍵點。

     

     

    來源:能源日參

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