数据中心备用电源三种配置方案深度解析

在数据中心备用电源柴油发电机组配置的方式中，目前有些设计院提出了数据中心油机分布式配置方案。结合现有的集中式中压油机并机方案，本次我们将主要介绍两种电压分布式油机方案和一种集中式中压油机并机方案。三种方式配置图如下：

分布式低压油机一对一配置

（简称“分布式低压方案”)

分布式中压油机一对一配置

（简称“分布式中压方案”）

集中式中压油机并机配置

(简称“集中式中压方案”）

在这里我们将从油机系统效率、油机可靠性、油机配套设施、油机配置的总体经济性等多个方面进行初步分析，分别列出三种油机配置方式的相关情况。为我们广大的数据中心用户提供设计参考，以利于各数据中心用户选择最适合项目本身的配置方案。

油机系统效率对比分析

分布式低压方案＞集中式中压方案＞分布式中压方案

方案说明：分布式低压方案在变压器低压侧一对一进行切换。分布式中压方案在变压器高压侧一对一进行切换。集中式中压方案并机后与相关变压器在高压侧进行切换。

对比分析：相对低压负载，油机在输送电能的过程中，中压油机较低压油机多经过一次变压器，任何变压器都会有能量损耗（不同效率能量损耗不同）。因相同负载的情况下，低压油机机械效率更高。由四台油机相同负载下的三种配置方式的卡特彼勒选型报告可知，分布式低压油机的最终运行负载为1840.6*4=7362.4KW， 分布式中压油机的最终运行负载为1907.2*4=7628.8KW，集中式中压油机的最终运行负载为7480KW。

由此可知，分布式低压方案的机械效率最高，集中式中压方案次之，分布式中压方案的机械效率最低。

可靠性对比分析

分布式低压方案＞分布式中压方案＞集中式中压方案

方案说明：分布式低压油机与低压负载通过ATS进行切换。分布式中压油机在变压器高压侧进行切换，通过变压器后再送电给低压负载。集中式中压油机在并机后在变压器高压侧进行切换，再通过变压器送电给低压负载。

对比分析：在送配电路径中，每串联增加一个设备，就增加一个设备的故障点。因此在这三种方式中分布式低压油机的可靠性最高，分布式中压油次之，集中式中压油机的可靠性最差。

机房安装环保及成本分析

方案说明：分布式低压方案使用3516B发动机+LV发电机+机带控制面板。分布式中压方案使用3516B发动机+HV发电机+分体控制面板。集中式中压方案使用3516B发动机+HV发电机+分体控制面板。

对比分析：

三种方案使用的发动机相同，LV发电机尺寸略小于HV发电机，机房进排风量基本相同，因此三种发电机组的安装和机房进排风安装基本相同；

HV发电机成本略高于低压发电机，且在安装在HV发电机组控制面板需要另外安装，增加了安装工程。

机组所需电柜配套对比分析

CAT EPG（Emergency Generator Paralleling）开关设备

方案说明：分布式低压方案一台机组一个LV4000A输出开关柜，一个LV 4000A ATS柜 总共需要二个电柜。分布式中压方案一台机组配置一个630A HV输出开关柜，差动保护，接地电阻柜，直流电源柜和馈电开关柜及自动转换电气联锁，总共需要3-4个电柜。集中式中压方案一台机组配置一个630A HV并机开关柜，差动保护，接地电阻柜，直流电源柜和馈电开关柜及自动转换电气联锁。系统还需要并机控制系统，总共需要4-5个电柜。

对比分析：

LV自动切换包括机械和电气联锁，而HV发电机的自动切换通常只设计了电气联锁，LV自动转换可靠性更高；

在配套电柜数量上LV机组最少，集中式高压并机系统所需电柜最多。

动力电缆及接线操作分析

方案说明：分布式低压方案使用3*7*300+1*4*300电缆，低压电工操作即可。分布式中压方案使用3*150+1*120电缆，须高压电工才能操作。集中式中压方案使用3*150+1*120电缆，须高压电工才能操作。

对比分析：

相同输出路径，LV机组所需的动力电缆数量最多；

高压电缆需要高压接线头工艺，需要供电部门认可的检测单位检测并制作高压电缆接头；低压电缆安装只需要低压电工即可制作电缆头和安装；HV系统对操作，维护和保养人员的要求更高；

在远距离电力输送的应用设计中，为了降低动力电缆的成本，通常会选用HV机组的设计方案。

系统经济性分析

阿里巴巴杭州千岛湖数据中心机房

通过上面各项分析，我们在系统经济性方面作出如下总结：

低压发电机组与高压发电机组，同功率低压机组在机组成本方面优于高压发电机组；

在机房安装环保方面，低压机组和高压机组大致相同；

在机组配套电柜方面，低压机组方案在数量和成本上优于高压发电机组，特别相对于并机方案，更是减少了并机控制系统所有电柜；

在输出动力电缆方面，低压机组由于额定电流远大于相同功率的高压机组，因此其电力输送的成本远高于高压机组。因此当电力输送距离较大时，将会考虑HV机组设计。而当电力输送距离较小时，将忽略输送电力电缆成本，而选择LV机组设计；

在运行维护方面，高压机组需要配置高压电工，其人工成本相对低压电工将会高一些；

由于国标中对母排电流的要求为不大于6300A，因此在需要大功率电源的时候，低压机组不能配置大电流母排而不能设计符合标准的并机母排。这恰恰是高压发电机组优势：由于电压提升，其额定电流变小，可以设计符合标准的多台发电机组的并机模式。

以上三种数据中心的备用油机的设计方案，各有各的优点，也存在各自的缺陷。因此在实际应用中，我们应根据项目的具体情况设计出既能满足技术要求，经济上最省钱的技术方案。以上说明可能有阐述不全面的地方，欢迎和我们进行相关技术交流。希望以上说明能对您的数据中心备用油机的选择提供帮助。

审核编辑 ：李倩