開發銀行燃氣冷熱電三聯供系統可行性研究報告(留存版)

　　

【正文】 定義書簽。 已有實踐表明，三聯供系統是一種適合數據中心負荷變化特點、運行安全穩定、經濟性較好的能源高效利用技術。通過與原有供能系統的有機結合，增強三聯供系統的可實施性。 熱水負荷則隨著餐飲、人員活動規律特點 變化。隨著機房規模逐漸擴大和制冷技術的日益成熟，越來越多的大型數據中心采用了水冷中央空調系統，本項目在設計中也采用了這種高效、節能的大型空調技術 ， 機房 供冷設計供回水溫度為 7/12℃，辦公供熱設計供回水溫度為 50/40℃。 2 三聯供系統設計應優先考慮與市電并網運行，因此將燃氣發電設備分為兩組，各自并入一段 10kV 進線。 開發銀行稻香湖數據中心燃氣冷熱電三聯供系統可行性研究報告 13 根據本項目發電設備選型、變配電設備及負荷分配特點，具體考慮本三聯供系統電氣系統設計并網原則如下： 1 由于所選發電機組容量較大，出線電壓為 10kV，所以本項目主要考慮10kV 高壓并網。 一期 設計負荷最大 約 10000KVA，因為兩段 10kV 母線互相備用， 在一段母線 故障 時 另一段母線 單獨 承擔 全部 10000KVA 負載， 因此每段母線 日常最大負荷 應為 5000kVA。 可靠性分析 無論是在并網或者獨立運行 方案 的 方式 下 ， 10kV 出線的三聯供發電機 安全可靠性都可滿足 IDC 機房的應用 條件， 主要原因如下： 并網條件下相當于在每路 10kV 進線基礎上 增加了一路電源，經過合理設置電氣保護，新增燃氣發電電源的狀態變化不會影響原有 10kV 進線的正常運行，反而在 10kV 進線故障狀態下燃氣發電電源仍可以采用如上所述的獨立運行方式正常供電，增加了系統可靠性； 如果 1， 2市電全部中斷，所配發電機容量可完全滿足一、二段母線的所有負載容量 并預留有檢修備用容量 ； 在發電機獨立運行方案中，發電機故障停機或者啟動時需要與市電系統進行進行一次短暫的無間斷切換，數據中心內的電子信息設備的無間斷故障時開發銀行稻香湖數據中心燃氣冷熱電三聯供系統可行性研究報告 17 間一 般在十幾 毫秒 ，要求切換開關的轉換時間非常小，目前國內 STS 大容量轉換開關的技術已經非常成熟，轉換時間可以做到 8 毫秒 以下，完全可以做到系統地無間斷切換。 3） 二期兩臺 余熱機組均發生故障時，兩臺 750RT 電制冷機組以及備用風冷機組可以補充所需冷量。 開發銀行稻香湖數據中心燃氣冷熱電三聯供系統可行性研究報告 21 年供冷量組成65%5%20%10%其中余熱供冷量蓄冷供冷量電制冷供冷天然氣直燃供冷 圖 5－ 1 三聯供系統年供冷量組成 2 上述三聯供系統投資估算中除了考慮所增加的油氣兩用發電機組、余熱利用設備外，還考慮了柴油發電機組以及 保留的水冷機組；常規系統投資估算中也按照原設計方案考慮了 3 臺 750RT 水冷機組、冬天供熱的空氣源熱泵機組和 5 臺 2500kVA 的備用柴油發電機組。 開發銀行稻香湖數據中心燃氣冷熱電三聯供系統可行性研究報告 20 表 51 不同方案的比較 內容 單位 三聯供系統 常規系統 并網運行 獨立運行 空氣源熱泵 +冷水機組 1 年能源供應量 年三聯供發電量 萬 kWh 年供冷量 萬 kWh 其中余熱供冷量 萬 kWh 蓄冷供 冷 量 萬 kWh 180 180 180 電制冷供冷 萬 kWh 720 120 天然氣直燃供冷 萬 kWh 年供熱量 萬 kWh 其中余熱供熱量 萬 kWh 年供熱水量 萬 kWh 其中余熱供熱水量 萬 kWh 2 能源中心能源消耗量 年耗電量 萬 kWh 年耗燃氣量 萬 Nm3 3 能源中心運行成本 萬元 天然氣支出 萬元 電支出 年維護保養費 萬元 發電容量備用費 萬元 4 年節省購電費用 萬元 5 初 投資費用 萬元 7768 7668 3160 6 相對常規系統節約費用 萬元 7 增量投資回收年 年 注 ： 燃氣價格 ： 元 /Nm3（夏季）， 元 /Nm3（冬季）， 燃氣熱值8400kcal/Nm3； 商業 電價 ： 尖 峰段 元 /kWh， 峰段 元 /kWh， 平段 元 /kWh， 谷段 元 /kWh。 2. 故障工況下運行模式 1） 發電機組故障，無余熱可利用時，由天然氣補燃滿足空調需求 。 當一臺發電機組出現故障時，也可將三聯供系統發電機組均解列，同時閉合 10kV 母聯開關，由另一路 10kV 市電滿足全部負荷需要。其它開關柜數量根據采用的切換點數量、接線方式等進一步確定。 4 國家對電源的管理有嚴格規定 ，雖然對燃氣小機組還沒有明確的要求，但是從安全角度出發，應有必要的安全管理和電量管理措施。 方案說明 對上述三聯供系統方案說明如下： 1 三聯供系統中的燃氣發電設備雖然替代了柴油發電機組，但是其運行方式由簡單備用變為常用。 3. 與已有的 開發銀行 相關建筑的規劃、設計方案和工程進度相結合，充分結合項目的實際需求 ?？梢钥闯鲐摵删谏习?期間較大 ，隨后隨著人員作息變化，到傍晚 下班后負荷逐漸降低 ， 其中熱負荷在剛上班后達到峰值，而冷負荷則在下午三點左右達到峰值 。 開行數據中心前期已經做了大量調研、方案論證和設計工作，并形成了能源供應方案 。 隨著 國家對節能減排的重視以及對新能源技術的支持，燃氣冷熱電三聯供系統已經在國內各類公共建筑中得到實際應用， 如上海浦東機場、北京燃氣集團控制中心 、北京火車南站 和廣州大學城 等 大型公建都采用了三聯供技術。 結論 .............................................................................. 錯誤 !未定義書簽。 燃氣供應 ...................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 基本原理 ...................................................................... 錯誤 !未定義書簽。 本報告將 深入 論證 燃氣冷熱電三聯供 在本項目中的適用性。 3 結合實際發展要求，進行總體 規劃 、分步實施。 由于設計負荷通常必須保證建筑物最大的冷、熱、電負荷需求，參照同類建筑的運行情況，辦公區 的實際冷負荷大多在 50W/m2 左右，因此夏季制冷期的冷負荷需求平均 在 1000kW；辦公區的實際熱負荷大多在 40W/m2左右，因此夏季制冷期的冷負荷需求平均在 800kW； 而實際 電負荷需求平均在 500kW。 三聯供系統的余熱供冷系統為水系統，與傳統機房空調較難結合，但是與水冷中央空調系統在本質上屬于同一形式。但是同時也應考慮短期內或市電故障情況下燃氣發電系統獨立運行滿足數據中心負荷的可能， 因此從設備選型及接線設計方面均考慮 使得燃氣發電機組總容量完全 可以滿足獨立運行保障本項目所有重要電負荷的要求。 2 本項目用電需求大，變壓器數量較多，在電氣系統設計階段即應考慮與三聯供系統充分配合，使得燃氣發電機組的供電范圍盡量擴大。 據此本三聯供發電機 一期 配備 2 臺 2370kW 燃氣發電機組， 分別 在 兩段 10kV 母線 上并網。 在三聯供系統設計中建議燃氣發電機組接入 10kV 母線，并取消原有低壓側的備用柴油發電機組，進一步提高了系統可靠性，主要原因如下： 低壓備用發電機接在低壓母線上，低壓系統中的 UPS 可能產生大量的諧波，會對發電機的運行產生影響，而燃氣發電機組接在高壓側，有變壓器的隔離，諧波對發電機的影響將大大減??； 低壓備用發電機組為日常備用機組，如發電機保養不當，故障不 能及時排除，一旦突然事故發生，可能會因啟動后帶載故障發生而停機， 可能給數據中心的安全運行事故，而 燃氣發電機組為日常使用機組，可及時保養并排除故障，消除 備用發電機 帶載故障 隱患 ； 發電機組接在低壓，一段母線對應一臺發電機組，各段母線負荷分配不均，發電機整體效率差，而燃氣發動機接在高壓側，發電機的出力會根據下級4 段母線的負荷大小進行調整，且發電機為多臺并機，可根據負荷自動調整發電機臺數和負荷大小，使得發電機運行在一個良好的狀態下； 三聯供用發電機全部為燃氣 /燃油雙燃料發電機組，即使在市電 /燃氣能源全部故障 情況下，依然可以采用燃油啟動發電機，保障系統運行 。 4） 蓄冷系統 可 以蓄存多余發電余熱供冷量，調節三聯供系統的運行特性，還可以增加一路機房供冷系統?？梢钥吹介_行數據中心一期工程三聯供系統相對于常規空調系統的增量投資約為 4500 萬元。 其中并網運行方案是指兩臺 2370kW發電機組分別接入兩段 10kV 母線、在峰平電價時段并網運行，夜間低谷電價時段 停機；獨立運行方案是指兩臺發電機組并機后獨立負責一段 10kV 母線的電負荷。 4）通過回收部分余熱機的二次排煙熱量滿足少量的生活熱水需求， 同時在冬季也可作為辦公區供熱的補充 。