数据中心提升低压柴油发电机组容量的一种解决方案.pdf

数据中心提升低压柴油发电机组容量的

一种解决方案

随着通信行业的迅猛发展，以及互联网云计算的兴起，全国

各地的数据中心犹如雨后春笋一样崛地而起。现行数据中心以市

电加后备柴油发电机的供电保障模式作为主流方案，故对于后备

保障的柴油发电机需求与日俱增，同时随着机架密度和设备单体

功耗的提升，对于后备柴油发电机的容量需求也在不断提升。

一、通常影响数据中心配置柴油发电机的因素

（一）地理位置的影响

对于数据中心柴油发电机组配置往往受到数据中心的选址

地点和空间等因素影响：以GB50174-2017《数据中心设计规范》

中A级机房举例，距离停车场不应小于20米，铁路或者高速公

路的距离不应小于800米，距离地铁不宜小于100米，距离飞机

场不宜小于8000米，距离住宅不宜小于100米等要求，以及不

宜设置在可能发生洪水和地质灾害的地方，需要不少于2条到达

火车站飞机场的交通道路，从而决定了数据中心不宜建设在人口

密度较大的市中心位置；根据现有市场用户对于大带宽低延时的

需求，数据中心往往会贴近业务用户更近的地方，比如开发区和

商贸区等工商业区域附近；用户维护人员辐射范围距离有限，附

近生活基础配套设施健全；数据中心周边的电力资源和水资源等

可用于数据中心的资源分布情况以及柴油发电机后备补油的供

应商距离。

综上所述，数据中心理想的建设地点应在市区周边电力资源

丰富的区域；而市区周边又因其地理位置局限性和电力资源有限

等因素导致数据中心的建设规模不会太大；在追求高产出机架的

情况下，数据中心在有限空间的内建设柴油发电机组和配套电源

等基础设施难度很大，机架会直接挤占柴油发电机组及电源系统

的空间，并且为了提高单机架功耗，数据中心的设计建设方案会

在有限空间内提升电源功率密度的同时，也要提升柴油发电机组

的功率密度。

（二）高低压变配电系统配置影响

通常数据中心高低压系统依据国家电网变电的建设模式，分

为高压、中压、低压三级变电降压模式，又根据数据中心所在地

点和规模采用对应的变配电模式进行高中低压系统配置，因此常

见配置如下：

①中低压系统采用市电引入中压10kV，通过降压系统变为

0.4kV，在0.4kV系统接入低压柴油发电机的配置方案。

②高低压系统采用市电引入高压35kV及以上电压等级，通

过降压系统变为0.4kV，在0.4kV系统接入低压柴油发电机的配

置方案。

③高低压系统采用市电引入高压35kV及以上电压等级，通

过降压系统变为0.4kV，在10kV系统接入中压柴油发电机的配

置方案。

（三）不间断电源的影响

现有数据中心配备的不间断电源一般分为交流UPS系统和高

压直流系统两种解决方案。

UPS不间断电源，指因短暂停电不会中断、一直可以供应高

品质电源、并高效率保护精密仪器的电源设备。从UPS应用原理

上说，UPS是一种含有蓄电池装置，通过其主要元件逆变器，为

用电设备供给稳压稳频的电源系统。其结构主要包括整流器、逆

变器、蓄电池和静态开关等几部分组成。整流器：整流器是UPS

内将外界输入的交流电（AC）转化为系统内直流电（DC）的元件。

它有两个主要功能：第一，将交流电（AC）转化成直流电（DC），

供给逆变器；第二，通过UPS内的直流排为自带蓄电池进行充电

和浮充。因此，整流器作为UPS系统整流元件的同时又起到为蓄

电池充电的充电器作用。蓄电池：蓄电池是UPS可以提供不间断

供电的关键，它由若干独立个体的蓄电池串联成组为UPS系统提

供电力储能，其容量大小和个体数量决定了外电断电后，UPS不

间断供电时间。蓄电池的功能：当外电正常时，通过整流器将外

电电能转换成化学能储存在电池内部；当外电停电时，将化学能

转换成电能供给逆变器从而保障负载的不间断供电。逆变器是将

整流后或蓄电池的直流电（DC）转化为交流电（AC）的元件。逆

变器包括逆变桥、控制逻辑和滤波电路等组成单元。静态开关是

一种无触点开关，是用两个可控硅（SCR）反向并联组成的，其

动作由逻辑控制器控制。静态开关分为转换型和并机型两种。转

换型开关主要用于两路电源供电的系统，其作用是实现从一路到

另一路的自动切换；并机型开关主要用于并联逆变器与市电或多

台逆变器。

通