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【干货】燃气冷热电分布式能源系统在数据中心项目中的运用

2018-02-13 08:41来源:《工程建设标准化》作者:朱云关键词:分布式能源清洁能源天然气收藏点赞

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项目概况

该项目位于上海市松江区,由上海斐讯数据通信技术有限公司投资建设。基地南侧有文合路与松江城区联系,东至为斐讯数据通信技术有限公司总部一期地块,北至面丈港河,西至为待开发地块,作为该项目二期储备地块,也为办公用地。基地地势平坦,市政设施完善。一期工程占地54493.3平方米,总建筑面积125612.5平方米,含1#2#3#及地下室四个部分,其中1#楼为一类高层建筑,地上11层,主要功能为办公及展览;2#楼为一类高层建筑,地上8层,主要功能是数据中心;3#楼为多层建筑,地上5层,主要功能为办公和会议;地下为一层,主要功能是汽车库和设备用房,其中包括设计等级为核6级、常6级的人防地下室16627平方米。

设计参数

空调冷热源系统

按照业主设计任务书,该工程2号楼功能确定为数据中心,由于数据机柜常年散热,冷负荷巨大,需要24小时不间断制冷以维持机柜的正常运行。在该项目立案及可行性研究之后,明确本项目采用燃气冷热电分布式能源系统,以减少该项目对城市电网的冲击及过度依赖,缓解市政电网压力,提高数据机柜运行的安全性及可靠性。

根据数据中心的工艺布置,该数据中心大楼拟放置3000台数据机柜,每台机柜的耗电量为4.5KW,PUE值为1.6,则数据中心大楼空调冷负荷可按3000x4.5=13500KW考虑,全年稳定,该项目各单体设计计算负荷汇总详见表4-1。

表4-1 设计负荷汇总表

根据《民用建筑供暖通风与空气调节设计规范》(GB50736-2012)第8.9.2条,采用燃气冷热电三联供系统时,以冷、热负荷确定系统发电量。这里提到的冷、热负荷不是指设计冷、热负荷,而应根据经济技术比较后,选取相对稳定的基础冷、热负荷,这对于整个建筑来说具有很好的经济效益。一期工程若按照总冷负荷来确定燃气冷热电分布式能源系统的容量,则选择四台功率为4300kW天然气内燃发电机组,对应的余热溴化锂机组制冷量为5000KW,系统总装机规模17200kW,总制冷量20000 kW。在夏季,4套机组正常运行,满足整个项目供冷、供电需求;在冬季,4套机组正常运行,其中3套余热溴化锂机组给数据中心供冷、1套余热溴化锂机组给办公楼供热,满足系统冷、热、电需求。对于过渡季节,此能源系统就不能充分利用。在春季和秋季,除了数据中心的稳定冷负荷,1#和3#办公楼甚至没有冷热负荷需求,就会使整个系统处于低效运行状态或部分停运状态,降低了系统的效率和使用率,机房占地及系统投资也比较大,不能充分体现燃气冷热电分布式能源系统的优越性。

该工程以数据中心空调冷负荷13500 KW为基准,配置三台功率为4300kW天然气内燃发电机组,对应的余热溴化锂机组制冷量为5000KW,系统总装机规模12900 kW,总制冷量15000 kW。发电机组发出的电力供内部使用,发电同时产生的烟气和缸套水由余热溴化锂机组转换后向数据中心提供冷负荷,使整个系统一直处于高效稳定的运行状态,也能降低系统的初投资。数据中心电力及冷负荷优先由分布式供能系统提供,电力和冷负荷不足部分由市电和电制冷机组提供。本工程燃气冷热电分布式能源系统流程图如图4-1。

图4-1燃气冷热电分布式能源系统流程图

另外,为保障数据机柜常年24小时运行的可靠性,考虑到市政燃气故障或内燃机检修时需要由其他方式提供制冷,该工程设置了2台400RT螺杆式冷水机组和3台1600RT离心式冷水机组(其中1台为备用)。当燃气故障时开启两大两小四台冷水机组,总制冷量约为14000KW供数据中心使用,此制冷总量也能满足项目二期的投入运行。由于分布式能源系统的总装机规模仅满足数据中心的供电、供冷需求,不能同时满足办公楼的制冷、制热需求,所以冷水机组均采用双工况机组,给办公制冷时,供回水温度为6℃/12℃,给数据中心供冷时,供回水温度为12℃/18℃。另外配置2台2100KW的热水真空锅炉供一期办公楼冬季空调使用,锅炉房内预留机组安装空间便于项目二期的扩容。由于峰谷电差价的政策,白天用电高峰期,采用燃气冷热电分布式能源系统给数据中心供冷,仅开启一大一小两台冷水机组供一期办公使用;晚上电价低谷期,采用电制冷机给数据中心制冷,开启两大两小四台冷水机组。

系统运行控制策略

空调系统的运行策略,需要综合考虑空调设备性能、是否存在峰谷电价,是否有燃气优惠条件、是否存在节能补贴等因素。

另外,新的《上海市天然气分布式供能系统和燃气空调发展专项扶持办法》中对分布式供能项目按照1000元/kW给予设备投资补贴,对年平均能源综合利用效率达到70%及以上且年利用小时在2000h及以上的分布式供能项目再给予2000元/kW的补贴。每个项目享受的补贴金额最高不超过5000万元。燃气供应企业要优先保障天然气供应,实施优惠气价。

在充分评估以上原则之后,该项目具体的系统运行控制策略见下表5-1。

投稿与新闻线索:陈女士 微信/手机:13693626116 邮箱:chenchen#bjxmail.com(请将#改成@)

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