前言：
數(shù)據(jù)中心機房是實現(xiàn)數(shù)據(jù)信息集中處理、傳輸、交換、儲存、管理等功能的服務(wù)平臺，然而我國數(shù)據(jù)中心的綠色化水平低，能耗普遍較高，大量數(shù)據(jù)中心高能耗不僅增加了企業(yè)成本，還造成了能源浪費，本文對燃氣分布式能源系統(tǒng)（以下簡稱分布式系統(tǒng)）應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心的適用性及節(jié)能 潛力進行探討，將傳統(tǒng)分供系統(tǒng)作為比較對象，對燃氣分布式能源系統(tǒng)的供能安全性、經(jīng)濟收益、節(jié)能效益、環(huán)境保護效益進行了分析。
1、數(shù)據(jù)中心能耗特性
數(shù)據(jù)中心對制冷的需求及可靠性要求高，機房設(shè)備發(fā)熱量大，約占總發(fā)熱量的80%以上，且全年 不間斷運行。數(shù)據(jù)中心主機房多位于建筑內(nèi)區(qū)，冷 負荷全年變化幅度小，波動范圍為0．8～1．0，數(shù)據(jù)中心電負荷全年變化幅度小，波動范圍為 0．8～1．0。
2、降低PUE的作用
電源使用效率（PowerUsageEffectiveness，簡稱PUE）是評價數(shù)據(jù)中心能源利用效率的指標，是數(shù)據(jù)中心總能耗與關(guān)鍵設(shè)備能耗之比。PUE越接近1，說明數(shù)據(jù)中心的能效水平及綠色化程度越高。據(jù)統(tǒng)計，國際上先進數(shù)據(jù)中心的PUE可達到1．7，目前國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的PUE基本為2．0～2．5。特別是中小規(guī)模的數(shù)據(jù)中心，PUE更高，普遍在3左右。這說明 有大量的電能被空調(diào)系統(tǒng)、供配電設(shè)備、通風(fēng)設(shè)備、照明設(shè)備等消耗。
3、分布式系統(tǒng)適用性
對于數(shù)據(jù)中心項目，若采取以冷定電的運行策略，正常運行時需補充很少量的市電，若采取以電定冷的運行策略，正常運行時幾乎完全利用燃氣發(fā)電機組的余熱用于制冷，不需要補燃，分布式系統(tǒng)以天然氣作為燃料，利用燃氣內(nèi)燃機等，將天然氣燃燒產(chǎn)生的高溫氣體先用于發(fā)電，然后再利用余熱供熱和制冷，還可提供生活熱水，根據(jù)數(shù)據(jù)中心的負荷特點及相關(guān)統(tǒng)計數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)中心冷電比常年保持在1．0～1．1 ，對于配置燃氣內(nèi)燃機發(fā)電機組、雙效溴化鋰吸收式冷水機組的分布式系統(tǒng)，制冷量與發(fā)電功率之比也接近1．1，因此，分布式系統(tǒng)適用于數(shù)據(jù)中心項目。
新建數(shù)據(jù)中心（采用先進設(shè)計）分別采用傳統(tǒng)分供系統(tǒng)（市電+電驅(qū)動空調(diào)設(shè)備）、分布式系 統(tǒng)的PUE對比，對于既有數(shù) 據(jù)中心，采用分布式系統(tǒng)后，PUE可由采用傳統(tǒng)分供系統(tǒng)時的2．17降至1．92，對于新建數(shù)據(jù)中心，采用分布式系統(tǒng)的PUE比采用傳統(tǒng)分供系統(tǒng)降低0．25。
對于北方的數(shù)據(jù)中心項目，在冬季可直接利用室外新風(fēng)作為冷源，因此，在冬季分布式系統(tǒng)的，燃氣內(nèi)燃機發(fā)電機組余熱可用于外供，產(chǎn)生經(jīng)濟效益，為在相同條件下對比兩種供能系統(tǒng)的節(jié)能、環(huán)境保護效益，傳統(tǒng)分供系統(tǒng)配置燃氣鍋爐房，冬季用于供熱，傳統(tǒng)分供系統(tǒng)配置情況：供電：雙路市電，備用 柴油發(fā)電機， A級中心機房柴油儲存量保證72h使用。
供冷：電驅(qū)動冷水機組，6用1備。
供熱：燃氣鍋爐房，熱功率與分布式系統(tǒng)余熱熱功率接近。
4、分布式系統(tǒng)配置情況
供電：4臺燃氣內(nèi)燃機發(fā) 電機組，單機發(fā)電功率為4．3MW，3用1備，采取雙管道供氣（必要時由LNG應(yīng)急氣源保障），配置雙路 市電作為備用電源。
供冷：4臺煙氣熱水型溴化鋰吸收式冷水機組（以下簡稱吸收式機組），且具備直 燃功能， 3用1備，4臺電驅(qū)動冷水機組作為備用。燃氣內(nèi)燃機發(fā)電機組與吸收式機組采用模塊化處 理，每個模塊化單元包括1臺燃氣內(nèi)燃機發(fā)電機組與1臺吸收式機組。
5、供能安全性
故障狀態(tài)下傳統(tǒng)分供系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)供能安全性比較見表，分布式系統(tǒng)的安全性不低于傳統(tǒng)分供系統(tǒng)。
6、電費計算
按一線城市1～10kV非工業(yè)類用電的分時電價為：高峰電價1．177元/（kW·h），平段電價0．801元/（kW·h），低谷電價0．324元/（kW·h）。計算發(fā)電收益時，電價按平均電價0．767元/（kW·h）計算，分布式系統(tǒng)自用電量按5%計算。冷價取0．4元/（kW·h），熱價取0．314元/（kW·h），天然氣 價格取2．67元/m3，單位發(fā)電量設(shè)備維護費取0．08元/（kW·h）。供能系統(tǒng)運行時間按每年360d， 每天24h計算。燃氣內(nèi)燃機發(fā)電機組余熱制冷時間按270d計算，余熱外供時間按90d計算。分布式系統(tǒng)年運行數(shù)據(jù)見表3。根據(jù)表3數(shù)據(jù)進行計算， 分布式系統(tǒng)年經(jīng)濟收益為3817×104 元/a。
7、節(jié)能效益
將耗電量、耗氣量均折算成標準煤耗量，耗電量與標準煤耗量的折算系數(shù)取0．326kg/（kW·h），天 然氣與標準煤耗量的折算系數(shù)取1．2303kg/m3 。 傳統(tǒng)分供系統(tǒng)、 分布式系統(tǒng)年能耗量見表4。根據(jù)表4數(shù)據(jù)計算，與傳統(tǒng)分供系統(tǒng)相比，分布式系統(tǒng)的年節(jié)能量（以標準煤耗計）為12350．7t/a。
8、環(huán)境保護效益
環(huán)境保護效益主要考慮CO2的減排量，根據(jù)國家發(fā)展改革委氣候司公布的《 2011年中國區(qū)域電網(wǎng)基準線排放因子》，單位發(fā)電量CO2排放因子取0．6426t/（MW·h），根據(jù)政府間氣候變化委員會公布的天然氣缺省CO2排放因子，天然氣的CO2排放因子取2．0196kg/m3 。
傳統(tǒng)分供系統(tǒng)、分布式系統(tǒng)CO2年排放量分別為85519．6、51777．4t/a，分布式系統(tǒng)比傳統(tǒng)分供系統(tǒng)的CO2年排放量減少33742．2t/a，另外，燃燒天然氣與燃煤相比， SO2排放量減少近100%，NOx排放量減少約55%，粉塵排放量減少近100%，環(huán)境保護效益顯著。
總結(jié)：
數(shù)據(jù)中心能耗大，年運行時間長，冷電負荷較為匹配，分布式系統(tǒng)適合于數(shù)據(jù)中心項目，對既有數(shù)據(jù)中心，采用分布式系統(tǒng)可降低電源使用效率，采用合理的設(shè)計，分布式系統(tǒng)的供能安全性不低于傳統(tǒng)分供系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心采用分布式系統(tǒng)可降低運行成本，節(jié)能、環(huán)境保護效益顯著。
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