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巨人网络数据中心分布式能源技术方案简介注L冷温水侧和冷却水侧污垢系数
0.0001m2h-C/kcal
0.086m2k/kw
02.冷水、冷却水、缸套水系统的水室承压均为l.OMPa.冷水最低出口温度5C冷却水入口温度范围为15〜34℃.冷温水、冷却水流量允许调节范围为60〜100器制冷量控制范围为25〜100%.冷水、冷却水水质执行GB/T18362-2008标准,天然气标准执行GB17820T999标准.需在冷温水、冷却水系配管的澳化锂机组入口侧2米内,加装约10目左右的过滤网.烟气热水机的参数为估算,清以最终详细选型为准除燃气发电机组,烟气热水型制冷机组外,还需要冷冻水循环水泵、冷却水循环水泵、冷却塔、水处理及补水设备,各设备参数及数量汇总如表
4.3所示表4-3:能源站主要设备表45年供能分析.1投运负荷预测本项目供能负荷随数据中心投运后服务器数量的增加而增加,直到全部机房均使用达到满负荷.2本项目达产后主要技术指标表5-3能源站总的主要技术指标表46蓄冷模块应急冷源系统作为数据中心的重要组成部分,对于保障数据中心的安全起到至关重要的作用为保障数据中心供冷的安全可靠性,数据中心机房必须设置相应的应急冷源系统本项目能源站作为数据中心冷源的一部分,直接利用原有数据中心蓄冷罐,用以保障数据中心的连续供冷,兼顾考虑澳冷机故障应急备用及发电系统与市电的切换、电冷机和澳冷机供冷切换等情况该系统中水蓄冷的作用是在三联供系统启动和停运时,可利用水蓄冷罐进行缓冲,做到系统间的平稳切换无缝对接在三联供系统故障时,可保证20分钟的冷量需求,给电制冷系统从启动到满负荷运行提供保障水蓄冷装置在三联供正常运行阶段可作为冷水系统的一部分参与冷水的循环,该种运行方式可保证水蓄冷罐内的水始终保持在12℃左右当三联供系统停运时可切换至释冷泵送水在三联供系统启动时,蓄冷罐参与冷水系统的循环当浪冷机的出水温度达到12℃时,电制冷系统逐渐减负荷,改由三联供系统供冷,该系统中的释冷泵应具有两路电源的保证措施.烟风系统燃气轮机的排烟为有压烟气,其可直接送入余热制冷机进行换热,烟气通过发生器,为制冷机提供热源后,烟气温度降低到约120℃然后通过烟囱排入大气.通风系统通风系统用以提供燃烧设备运行时需要的助燃空气、消除设备及烟道等散发出的热量、满足操作人员人体需要的新鲜空气量同时保持机房的通风换气量,还可以防止可燃气体在机房内积聚,防止事故发生本项目内燃发电机主要燃料是天然气,机组正常运行时房间内的通风量计算考虑内燃发电机工作时需要的助燃空气量,当燃气压力在
0.2〜
0.4MPa时,房间的换气次数按如下要求设置发电机运行时时,发电机房平时机械通风换气次数按照6次/小时;发电机停机但总燃气阀开时,发电机房平时机械通风换气次数按照6次/小时,停机但总燃气阀关时,发电机房平时机械通风或自然通风换气次数按照3次〃卜时;当燃气发生泄漏,事故时机械通风换气次数按照12次/小时设计本项目通风系统与其他类型通风系统分开,并且采用防爆型的排风设备,事故风机应设备用电源.燃料系统主要燃料需要量本项目的燃气内燃机采用单燃料一天然气初步计算,机组满负荷运行时,小时最大天然气耗量为4400Nm3/h年总需求量为2323万Nm3(运行总天数330天,每天每小时)主要燃料运输方式该项目使用的天然气引自市政燃气管道,引入本项目后需加设燃气调压站,调压站布置在数据中心指定的位置天然气接入不设置储气设施,通过调压后分别送至用气设备(内燃机和浪化锂制冷机)进口根据用气设施对燃气品质的要求,在调压柜内设置调压、计量、过漉设施保证燃烧器入口燃气品质、压力符合要求.环境保护污染防治措施能源站污染物主要有废气(烟气)、废水和设备运行噪声废气1)本项目燃料采用天然气,利用清洁能源发电和供冷2)为降低NOx的排放量,木项目燃机选择低氮燃烧器,在余热锅炉尾部加装烟气热回收装置,同时预留脱硝装置,确保污染物排放满足《火电厂大气污染物排放标准》(GB13223-2011)中天然气燃气轮机组标准3)为了便于能源站对大气污染物排放的管理和环保行政部门的监督,根据国家规定,本项目将安装烟气连续监测系统(CEMS)以监控SCh、NOx等污染物的排放,为运行管理和环境管理提供依据污水排放措施水源本项目的冷冻水补充水、冷却水补水、消防给水和生活用水等拟采用市政自来水能源站排水系统主要包括生活污水、工业废水、雨水三部分,采用完全分流制1)生活污水本项目产生的生活污水经生活污水管网排入市政污水排水管网2)工业废水本项目工业废水不含有任何有毒、有油物质,可以直接排入园区的排水管网内3)雨水无噪声本项目噪声治理措施的设想是首先从声源上开始控制,对设备生产厂家提出严格的噪声控制的要求,采用符合国家规定噪声标准的设备,尽可能选用低噪声设备;对于部分高噪声设备和声源上无法根治的生产噪声采取有效的隔音、消声等噪声控制措施,安装消音器和隔声罩等为控制本项目设备噪声对环境的影响,有必要对噪声问题突出的设备,如燃气轮机、发电机、机力通风冷却塔、天然气调压阀和主变压器等采取必要的隔声降噪措施,建议采取如下控制措施为降低厂区环境噪声,除选用低噪声设备外,燃气轮机-发电机组(选择有隔音罩的)、各种风机、各种水泵、空气压缩机等必须采取室内布置,采用隔声门窗,通向室外的门应设计隔声门斗,通风道应有隔声减振措施优化厂区总平面布置,对整个厂区的总平面布置考虑噪声因素,尽量避免将机力通风冷却塔等室外高噪声设施布置在声环境敏感区一侧,对厂区建筑物和绿化的隔声、消声、吸声作用进行优化等降低能源中心噪声的措施,使能源中心运行噪声对厂界的影响降至最低程度绿化及环保管理厂区绿化以发挥绿化功能、防治污染和美化环境为原则在厂区总平面布置中因地制宜地绿化根据国家能源局颁布的《火电厂环境监测管理规定》DT/T382-2010能源中心需设置环境保护机构和配备专职工作人员,环境保护管理人员不少于2人下设环境监测站并配备必要的仪浴设备62环境影响评价本项目采用清洁燃料一天然气为燃料•属冷热电三联供项目,符合国家政策所采取的环境保护措施先进、可靠、可行,能有效控制污染物对环境的影响,从环保角度初步考虑是可行的项目将委托专业公司编制环评报告,并按建设程序进行评审.消防消防系统.给排水消防设计根据要求,本建筑设有室内消火栓系统、室外消火栓系统、干粉灭火器,局部设置自动喷水灭火系统、气体灭火系统室内消火栓系统不分区,消火栓管道呈环状敷设消火栓的布置保证同层有两股水枪的充实水柱不小于13m同时到达室内任何部位室外消火栓由园区室外消防统一考虑发电机间做七氟丙烷无管网气体灭火设备制冷间做自动喷水灭火系统,水源来自于消防水池,报警阀集中做在消防水泵房内控制室、高、低压配电间、发电机间按照EA类火灾中危险级设置磷酸钱盐灭火器,单具灭火器最小配置灭火级别为55B单位灭火级别最大保护面积为lm2/B手提式灭火器最大保护距离
12.0m选择手提式磷酸镀盐灭火器型号为MF/ABC4;其他房间按照A类火灾中危险级设置磷酸锈盐干粉灭火器,单具灭火器最小配置灭火级别为2A单位灭火级别最大保护面积为
75.0m2/A手提式灭火器最大保护距离
20.0m选择手提式磷酸钱盐灭火器型号为MF/ABC3以上所有消防器材与设备需经中国消防产品质量检测中心和省市消防建审部门和设计单位认可电气消防能源站布置内燃机组、漠化锂机组等设备,厂房属于丁类厂房参照《锅炉房设计规范》GB50041-2008与《建筑设计防火规范》GB50016-2014我们考虑了如下措施1燃机间设有可燃气体浓度报警装置,当可燃气体浓度达到爆炸下限的20%时报警并启动轴流风机,达到25%时关闭主燃气阀2)各层均设两个出入口,内燃机及澳化锂制冷机间通向室外的门向外开,房间泄压面积与占地面积之比不小于10%3)本中心为二类防雷建筑物,屋面明设避雷带,所有进出建筑物的金属管道、建筑物内所有设备的金属外壳、电缆、导线的金属套管等均应可靠接地烟囱设避雷针4)控制室、高低压配电室、发电机室等设应急照明灯5)电缆敷如设在桥架上,尽量避开烟道、热水管道和其它载热体表面辐射施工消防建筑工程开工前编制施工组织设计、施工现场消防安全措施及消防设施平面图施工现场必须配备消防器材,做到布局、选型合理要害部位应配备不少于4具灭火器材,要有明显的防火标志,并经常检查、维护、保养,保证灭火器材灵敏有效施工现场设置明显的防火宣传标志组织施工现场的义务消防队员,定期组织教育培训及演练在每个施工期变压器附近各配置手提式磷酸钱盐干粉灭火器两具,推车式磷酸铉盐干粉灭火器一辆以及砂箱两个.定员配置及管理组织架构及配置组织架构图:运营经理.(安全负责人兀运行班.定岗定编一览表:人员管理1)人员队伍的建设
(1)根据管理制度,新进员工进行入职、岗位、专业、体系和持续内部培训选用具备高素质、综合能力强的人员上岗2由专业工程师进行面授培训及兄弟项目实习培训,考评学习情况3根据项目建设进度,运行人员提前到岗,熟悉现场的设备、工艺系统、系统图册、相关制度、规范规程等培训,在指导下全程参与单机、分项、整套调试启动运行4特殊工种人员应持有相应岗位资格证书方能上岗2人员保障1能源站管理层设经理1人,机械工程师、电气工程师各2人2生产运行四班,每班9人,实行三班倒制职能部门采用后台管理和支持.项目实施轮廓进度项目实施进度计划主线详细阐述如下立项阶段立项阶段计划工期3个月,期间完成可行性研究文件的撰写与立项报批工作工程报建、采购阶段拿到立项批文后,立即开展电力接入设计与报审工作及施工许可证申领工作同时完成初步设计与施工图设计,根据不同设备到货周期的差异,展开相应的采购工作,此阶段计划工期9个月工程实施阶段此阶段计划工期6个月,完成土建、设备安装、自控、电气等相关工作任务系统调试阶段该阶段计划工期1个月竣工验收及交付该阶段计划工期1个月目录.概述
1.电力系统1电力系统概况1电力接入设想
1.电冷负荷2基础计算条件2数据中心用电、用冷需求分析
3.技术方案4装机容量4方案系统5能源站建设5设备选型6年供能分析8蓄冷模块8烟风系统9通风系统
9.燃料系统10主要燃料需要量10主要燃料运输方式
10.环境保护10污染防治措施10计划进度表
10.项目合作模式本分布式能源项目由大通睿恒提供B00服务即大通睿恒负责项目投资建设运营,客户只需提供能源站建设的土地,而不增加其他投资、不需要能源站运维管理、不承担该部分投资亏损风险大通睿恒根据发改委发布的峰平时段全年平均电价进行打折,向客户提供所需能源
11.项目收益经济收益按照每年运行330天,每天运行16小时,大通睿恒全年供电约为7722万KWh全年供冷约为7909万KWh(折合电量2400万KWh)总供折合电量约为10122万KWh按照上海市电网供应的大工业电价,峰平时段全年平均电价约为
0.857元/KWh全年电费约为8674万元,大通睿恒供能价格每优惠1%客户便可以得到近百万元的直接经济收益在保证安全的前提下,还可以减少部分备用柴发及备用水冷机组的初始投资安全收益项目可为提供第四路供电,并且提供可以覆盖全部负荷的供冷能力具备在市电全部停电情况下的黑启动功能,提高了安全性社会效益天然气分布式能源项目属于国家鼓励项目,在节约成本、加强安全的同时,无环境污染,降低碳排放,有效的降低了机房的PUE从
1.6降至
1.3左右\做到了真正意义的绿色机房环境影响评价
12.消防13消防系统
13.定员配置及管理14组织架构及配置14人员管理
15.项目实施轮廓进度
16.项目合作模式
17.项目收益17经济收益17安全收益18社会效益
18.概述巨人网络数据中心位于上海市松江区中凯路东侧广富林路北侧巨人网络园区内,占地面积约15000平米,建筑面积约25000平米,建筑高度约25米,地下一层,地上四层建筑为两栋连体建筑,一栋为电子游戏竞技馆,另一栋为数据中心数据中心预计提供3000-3500个机柜的云计算服务能力本项目拟建设分布式能源站,为巨人网络数据中心提供冷、电供应服务云计算中心作为特殊的用能客户,用电量大,冷负荷高,云计算中心的运行和发展对电力的供应和保障能力有严格的要求项目拟采用燃气分布式冷热电分布式供能系统作为主供能系统,为计算中心提供日常运行所需的绝大部分电力和冷量,以达到节约能源、减少污染物排放的目的.电力系统电力系统概况巨人网络数据中心预设置40000KVA的变压器电力接入设想本分布式能源项目考虑“自发自用余电上网”的电力接入和运行方式能源站内设燃气发电机组,发电机出口电压
10.5kV接入数据中心10kV配电母线,与市电并网本阶段暂不做这方面详细的接入方案,待项目可行性研究阶段再详细设计,但最终的接入系统方案以电力部门接入系统审查意见为准.电冷负荷基础计算条件室内计算参数云计算中心IT机房所需具体温、湿度和通风要求如表3・1所示表3-1温、湿度和通风参数设定要求注主机房需维持5~10Pa正压,所有设置气体自动灭火的房间均设事故后排风系统排除灭火后的废气,排风量次次/h0根据《电子信息系统机房设计规范》GB50174-2008A级机房的技术要求本项目机房室内空调主要计算参数温度、湿度、新风等如表3-2所示表3-2巨人网络数据中心机房室内空调主要计算参数其他数据中心空调冷冻水供水温度12C回水温度18C能源站空调水系统接入原数据中心蓄冷罐,之间不设换热器,能源站内冷冻水直接通过冷水管网输送至数据机房内,供机房空调制冷32数据中心用电、用冷需求分析电力负荷需求估算方法一依据巨人网络变压器用电总容量4X0KVA估算原数据中心电源系统额定功率及IT设备总负荷功率,见表3-3表3-3数据中心原用电量情况依据巨人网络数据中心对市电的2N配置要求,估算得出原数据中心电源系统额定功率为18000KWIT设备总负荷功率为U250KW方法二依据巨人网络数据中心3000个5KVA的标准机柜的云计算服务能力规划估算原电源系统额定功率及IT设备总负荷功率,见表3-4表3-4数据中心原用电量情况分析总结:通常IT设备用电量占云计算中心用电量的一半以上,随着云计算中心的节能降耗需求的不断提升,这个比例还将提高IT设备用电量与IT设备的系统结构、功能、用途、工作状态及所有电子元件有关,其实际电耗需在额定电耗的基础上加以修正,考虑同时使用率、利用率及工作负荷等因素由以上两种估算方法的结果看出,当原数据中心达到满负荷后,电源系统额定功率应可达到14400〜19200KW在2N配置的前提下,即使标准机柜的电耗提升最多也不超过18000KW而当数据中心使用本天然气分布•式能源供电、供冷时,将会节约原电制冷用电量所以在2N配置的前提下,本天然气分布式能源项目的供电量应为9000-11250*
1.3=11700~14625KW冷负荷预测本项目原数据中心冷负荷需求估算,如表3-5所示表3-5原数据中心设计供冷能力即本项目数据中心供冷负荷应为12334~14980KW装机容量分布式能源系统主要由燃机发电设备、余热利用设备、其他供能补充设备和相关辅助设备等构成目前应用较多的燃气发电设备主要有燃气轮机和燃气内燃机;余热利用设备主要有烟气热水型漠化锂制冷机、蒸汽热水型淡化锂制冷机、烟气澳冷机、蒸汽溟冷机、热水型澳冷机、蒸汽余热锅炉、热水型余热锅炉等;其他设备主要包括燃气直燃机、燃气锅炉、热泵、电制冷机等因用能需求特性和环境资源条件,不同项目宜采用不同系统配置方式本项目拟满足巨人网络数据中心满负荷时平峰段的电负荷14625kW冷负荷14980kW结合内燃机的机型等级选择能源站装机方案如下4*4300KW级别的燃气内燃机发电机组+4*4000KW烟气热水型的澳化锂机组依据数据中心负荷情况可分两期建设,一期装机2*4300KW级别的燃气内燃机发电机组+2*4000KW烟气热水型的滨化锂机组机组运行在90%左右,即能满足数据中心满负荷时平峰段的电负荷、冷负荷需求剩余的电量和热量可供应园区内电力、游泳池热负荷平峰段的需求,谷段停机方案系统本项目采用分布式能源系统采用燃气内燃机作为原动机,燃烧天然气产生电力,发电机组与市电并网运行,并网,上网内燃机的烟气及缸套水进入吸收式制冷机组的高温发生器制冷(或供热),然后低温烟气经烟道排入大气,降温后缸套水回到内燃机继续循环使用;内燃机的缸套水也可进入经过换热设备提供生活热水整个发电制冷制热系统如图4-1所示电力负荷制热负荷、热水负荷制冷负荷排气图4-1分布式能源系统图43能源站建设由于本项目能源站主要为数据中心服务,为了减少电传输和冷传输距离,减少能源损失,为此能源站位置拟设于数据中心建筑物内能源站占地面积约2000m2o数据中心空调冷冻水供回水温度12/18C能源站空调水系统接入原数据中心蓄冷罐,之间不设换热器,能源站内冷冻水直接通过冷水管网输送至数据机房内,供机房空调制冷具体依据项目实际情况,以最终的设计为准
4.
4.设备选型本项目按方案进行设备选型能源站主机设备详见表4-
1、4-2表4-1能源站燃气发电机性能分析表表4-2能源站烟气热水型制冷机组性能分析表连接管尺寸mm400烟气系统湿烟气量kg/h24126烟气进/出口温度℃368—120烟气连接管尺寸mm800缸套水缸套水流量m3/h
89.2缸套水进/出水温度℃95f74连接管尺寸mm125电功率电源VXHzX巾380X50X3电源容量kVA
36.4序号设备名称设备参数单位数量备注1燃气发电机组台4发电量4300kW燃气消耗量970m3/h发电效率
45.4%辅助设备电功率kw1002烟气热水型制冷机组台4制冷量4000kw冷冻水侧供回水温度12/18度冷冻水流量
583.7m3/h冷却水侧供回水温度33/38度冷却水流量:1392m3/h电功率kw20运行重量57t3冷冻水循环泵Q=670m3/hH=38m台54用1备电功率kw1104冷却水循环泵Q=1500m3/hH=30m台54用1备电功率(kw)1325冷却塔循环水量二1500m3/h台54用1备电功率(kw)45序号项目单位数值1项目占地面积2X02供电量KWh146253供冷量KWh149804年供电量(330天、16h/天)万KWh77225年供冷量(330天、16h/天)万KWh79096年燃气消耗量(330天、16h/天)万n23237年平均能源综合利用率%83定岗定编一览表项目部经理站长、技术员专业划分电气专业空调专业机务专业电控专业定编人数3311在岗人数缺岗人数运行姓名工作职责工作标准工作权限(见标准)姓名工作职责工作标准工作权限(见标准)姓名工作职责工作标准工作权限(见标准)姓名工作职责工作标准工作权限(见标准)维护项目名称12345678910111213141516项目前期设计阶段设备采购及运输土建施工安装调试竣工验收功能、^干球温度(℃)相对湿度(%)新风量m3/h.p或新风换气量(次力)夏季冬季夏季冬季40(1次Th)数据机房22〜2422-2440-6040-6040(1次/h)UPS、电池室2()〜2520-2540-6040-6040(1次/h)变电所、配电间20〜2620-2640-6530-6040(1次/h)值班室24〜2818-224()~6530-6040(1次/h)房间类型设计温度相对湿度新风允许噪声C%m3/h*pdB数据机房冷通道18—23;热通道28—31;504065项所需数据用电量计算电源系统额定功率用电总容量:40000KVA2N配置40000*
0.9/2=18000KWIT设备总负荷功率用电总容量40000KVA2N配置18000/
1.6=11250KW项所需数据用电量计算IT设备总负荷功率标准机柜3000个5KVA
0.6~
0.8*3000*5=900012000KW电源系统额定功率9000^12000*
1.6=14400^19200KW项所需数据冷负荷计算IT设备IT设备总负荷功率9000^11250KW9000^11250KW带电池的UPS电源系统额定功率1440018000KWIT设备总负荷功率9000^11250KW14400~18000*4%+9000~11250*6%=1116^1395KW配电系统电源系统额定功率1440018000KWIT设备总负荷功率9000^11250KW1440018000*2%+900011250*2脏468〜585KW照明设施建筑面积25000m25000*20/1000=500KW建筑维护结构建筑面积2500W25000*50/1000=1250KW通风及其它不计合计1233414980KW燃气发电机型号总发电量kw17200台数4序号名称及符号单位数据1发电量kW43002发电效率%
45.43燃气耗量Nm9704湿排烟量kg/h241265排烟温度℃3686缸套水流量m3/h
89.27缸套水出水温度958缸套水回水温度℃749年平均能源综合利用率
0.8944机型总制冷量16000台数4内容单位数据单台制冷量kW4000冷水系统冷温水进温度℃18-12冷水流量m3/h
583.7水室承压MPa1连接管尺寸mm250冷却水系统冷却水进/出口温度℃33f38冷却水流量m3/h1392水室承压MPa1。