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　　發(fā)電是數(shù)據(jù)機(jī)房和網(wǎng)絡(luò)機(jī)房高可用性供電系統(tǒng)的關(guān)鍵組成部分。盡管IT系統(tǒng)依靠電池或飛輪發(fā)電機(jī)也能堅(jiān)持工作數(shù)分鐘甚至幾小時(shí)，但若要達(dá)到"五個(gè)九"的可用性水平，必須具備本地發(fā)電的能力。在供電情況較惡劣的地方，也必須進(jìn)行發(fā)電，使可用性達(dá)到99.99%或99.9%。要解決該問(wèn)題，傳統(tǒng)的辦法是采用備用柴油機(jī)或燃?xì)獍l(fā)電機(jī)與UPS相結(jié)合，在可用性要求很高的應(yīng)用中，可使用此類(lèi)備用發(fā)電機(jī)的N+l陣列。
　　
　　也有人提出，燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)是網(wǎng)絡(luò)機(jī)房和數(shù)據(jù)機(jī)房發(fā)電方案的上乘之選。這類(lèi)系統(tǒng)不僅可以持續(xù)為網(wǎng)絡(luò)機(jī)房或數(shù)據(jù)機(jī)房供電，還可以產(chǎn)生超額的電力以用于其它負(fù)載或反饋給市電網(wǎng)絡(luò)。其系統(tǒng)可用性和總擁有成本因系統(tǒng)的使用方式而異，下面將對(duì)此進(jìn)行論述。
　　
　　1.發(fā)電機(jī)工作模式
　　
　　(1)備用模式
　　
　　該模式采用交流市電作為主要的供電電源，本地發(fā)電只是作為計(jì)劃中的斷電或交流主電源出現(xiàn)故障時(shí)的后備電源。備用系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，將使用UPS作為系統(tǒng)啟動(dòng)延時(shí)的過(guò)渡。對(duì)于擁有本地發(fā)電機(jī)的網(wǎng)絡(luò)機(jī)房和數(shù)據(jù)機(jī)房，有99%以上采用這種工作模式。
　　
　　(2)持續(xù)模式
　　
　　該模式采用本地發(fā)電作為主要的供電方式，而將市電作為斷電或本地發(fā)電出現(xiàn)故障時(shí)的后備電源。負(fù)載由本地發(fā)電機(jī)供電，并在系統(tǒng)切換過(guò)程中采用UPS作為延時(shí)的過(guò)渡。本地發(fā)電機(jī)只為關(guān)鍵負(fù)載供電，如果本地發(fā)電機(jī)的功率超出負(fù)載功率，則可能末充分利用發(fā)電系統(tǒng)，或其工作效率處于效率曲線上某個(gè)較低的點(diǎn)。
　　
　　(3)市電交互模式
　　
　　該模式采用本地發(fā)電作為主要的供電方式，而將市電作為斷電或本地發(fā)電出現(xiàn)故障時(shí)的后備電源。本地發(fā)電機(jī)與市電并聯(lián)，這樣可以將產(chǎn)生的超出關(guān)鍵負(fù)載功率的電能反饋給市電。在該模式中，超出的電量可能只是被系統(tǒng)中其它的非關(guān)鍵負(fù)載所消耗，也可能逆向流入市電網(wǎng)絡(luò)。通常，需要采用UPS來(lái)為關(guān)鍵負(fù)載提供緩沖保護(hù)，以免受到供電變化的影響。正常情況下，發(fā)電系統(tǒng)工作于其效率曲線上經(jīng)濟(jì)效益最高的點(diǎn)。
　　
　　2.容錯(cuò)模式
　　
　　無(wú)論采用何種技術(shù)或模式，都可以通過(guò)以下方法來(lái)提高可用性。
　　
　　(1)雙路結(jié)構(gòu)
　　
　　若采用雙路結(jié)構(gòu)，則整個(gè)發(fā)電系統(tǒng)都將處于冗余保護(hù)下。理想情況下，冗余性應(yīng)遍及整個(gè)電源系統(tǒng)，并且一直延伸到關(guān)鍵負(fù)載，關(guān)鍵負(fù)載本身應(yīng)配置為可接受雙路電源輸入。
　　
　　(2)N+1結(jié)構(gòu)
　　
　　在該結(jié)構(gòu)中，發(fā)電系統(tǒng)中可靠性最低的組件由多個(gè)并聯(lián)設(shè)備構(gòu)成，以便在其中一個(gè)出現(xiàn)故障后，其它設(shè)備可以繼續(xù)為關(guān)鍵負(fù)載供電。
　　
　　3.總擁有成木(TCO)
　　
　　在選擇發(fā)電系統(tǒng)時(shí)，成本問(wèn)題雖然不一定起決定作用，但始終是一個(gè)至關(guān)重要的考慮因素。發(fā)電系統(tǒng)的總擁有成本(TCO)由以下成本構(gòu)成:○1工程設(shè)計(jì)成本;○2投資成本;○3安裝/啟動(dòng)成本;○4維護(hù)成本;○5燃料成本;○6節(jié)能(用于減少燃料成本)。
　　
　　在實(shí)際應(yīng)用中，以下因素會(huì)對(duì)TCO的計(jì)算結(jié)果造成較大的影響:○1燃料成本與電力成本:
　　
　　○2市電閑置費(fèi)或備用電源費(fèi);○3反向饋電價(jià)格和管理費(fèi);○4供電系統(tǒng)的負(fù)載百分比。
　　
　　我們可以構(gòu)建一個(gè)模型來(lái)估算各種技術(shù)與工作模式的總擁有成本。對(duì)于傳統(tǒng)的備用發(fā)電機(jī)，計(jì)算所需的數(shù)據(jù)很容易獲得，估算結(jié)果也比較可靠。對(duì)于燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)，我們基于行業(yè)未來(lái)3～5年的規(guī)劃對(duì)設(shè)備成本進(jìn)行了估算，這一前瞻性的結(jié)果可以為這些技術(shù)未來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益提供有益的指導(dǎo)。
　　
　　給定設(shè)備成本、安裝成本、維護(hù)成本和能量數(shù)據(jù)，可以很容易計(jì)算出一個(gè)使用壽命為10年的典型數(shù)據(jù)機(jī)房的TCO，此處不再贅述。
　　
　　分析得出以下基本結(jié)論。
　　
　　(1)前期成本與使用壽命期間的能源成本相當(dāng)。
　　
　　(2)燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)節(jié)約的能源成本不足以抵消因采用這些技術(shù)而提高的前期成本。
　　
　　(3)假定通常情況下數(shù)據(jù)機(jī)房的利用率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于100%，那么與備用模式或市電交互模式相比，持續(xù)本地發(fā)電是最不經(jīng)濟(jì)的模式。

　　(4)本地發(fā)電的低效率抵銷(xiāo)了采用低成本燃料所帶來(lái)的大部分好處。
　　
　　4.其它注意事項(xiàng)
　　
　　從經(jīng)濟(jì)的角度而言，數(shù)據(jù)機(jī)房發(fā)電系統(tǒng)采用燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)并不比采用備用發(fā)電機(jī)更具優(yōu)勢(shì)。不過(guò)在考慮到其它一些實(shí)際情況之后，采用燃料電池或微型燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)也不失為一個(gè)值得嘗試的選擇，以下對(duì)此進(jìn)行了詳細(xì)論述。
　　
　　(1)排放物
　　 　　當(dāng)?shù)氐姆�令法�?guī)或公司的規(guī)章制度有可能對(duì)排放物做出了限制。在眾多本地發(fā)電系統(tǒng)方案中，面臨排放物困擾最為嚴(yán)重的是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。支持將柴油機(jī)作為備用發(fā)電機(jī)的觀點(diǎn)認(rèn)為，雖然其單位時(shí)間的排放量較大，不過(guò)工作時(shí)間很短，因而總的排放量較低。不過(guò)實(shí)際上備用柴油機(jī)在啟動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的可見(jiàn)煙塵，尤其是當(dāng)柴油機(jī)作為備用電源要在瞬間承擔(dān)起負(fù)載時(shí)更是如此。因此柴油機(jī)在啟動(dòng)時(shí)往往會(huì)遭到周?chē)�居民的抱怨，從而可能�?dǎo)致事后遭到有關(guān)法規(guī)的管制這樣一個(gè)非常旭忱的局面。
　　
　　為了進(jìn)行TCO分析，我們假設(shè)用天然氣或丙烷燃料的備用發(fā)電機(jī)來(lái)替代廣泛使用的柴油發(fā)電機(jī)。這些發(fā)電機(jī)的成本要比柴油發(fā)電機(jī)的成本高出大約30%，但極大地減少了排放物，尤其是可見(jiàn)排放物。如果主要目的是為了減少排放物，有數(shù)據(jù)顯示，以天然氣或丙烷為燃料的發(fā)電機(jī)要比電池材料或微型燃?xì)廨啓C(jī)經(jīng)濟(jì)得多。
　　
　　(2)可用性
　　
　　對(duì)于許多數(shù)據(jù)機(jī)房和網(wǎng)絡(luò)機(jī)房而言，停機(jī)成本十分昂貴。有人曾提出，與備用發(fā)電機(jī)相比，燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)可以提高系統(tǒng)的總體可用性。人們經(jīng)常會(huì)提及一個(gè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，即各用發(fā)電機(jī)在需要啟動(dòng)時(shí)只有90%的成功概率。
　　
　　要評(píng)定此論點(diǎn)是否正確，需要燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)的可靠性數(shù)據(jù)，以及故障模式的特性及其所需的修理時(shí)間，目前還無(wú)法獲得這些數(shù)據(jù)。
　　
　　我們能夠肯定的是，在容錯(cuò)方面進(jìn)行投資可以提高任何供電系統(tǒng)的可用性。例如，前面討論過(guò)的N+l結(jié)構(gòu)和雙路結(jié)構(gòu)。此外，加強(qiáng)同步維護(hù)設(shè)計(jì)、改進(jìn)狀態(tài)監(jiān)控以及增強(qiáng)維護(hù)等措施都可以提高可用性。目前有證據(jù)表明，如果將備用發(fā)電機(jī)系統(tǒng)所節(jié)約的TCO用于提高此類(lèi)系統(tǒng)的可用性，則可以抵銷(xiāo)燃料電池或微型燃?xì)廨啓C(jī)的任何可能的(及尚未證實(shí)的)可用性優(yōu)勢(shì)。
　　
　　(3)取消其它設(shè)備
　　
　　許多有關(guān)燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)的討論都認(rèn)為，采用新技術(shù)后，供電系統(tǒng)中其它某些設(shè)備可以取消，從而可能會(huì)降低成本、提高可用性及效率，去掉UPS或電池是討論得較多的一個(gè)話題。若采用市電交互模式，則仍然需要采用UPS來(lái)隔離關(guān)鍵負(fù)載與市電。若采用持續(xù)模式，也仍然需要采用UPS來(lái)為關(guān)鍵負(fù)載提供緩沖保護(hù)，使之免受其它負(fù)載(如空調(diào)裝置)的影響。若采用備用模式，很顯然，在發(fā)電機(jī)能夠運(yùn)轉(zhuǎn)之前必須用UPS為關(guān)鍵負(fù)載供電。
　　
　　在持續(xù)模式或市電交互模式中使用時(shí)，UPS的后備時(shí)間原則上要比用在備用模式中的后備時(shí)間短，因而其電池可以更小。不過(guò)，縮短特定負(fù)載的電池運(yùn)行時(shí)間，會(huì)給電池造成更大的壓力，并降低系統(tǒng)可靠性。采用目前的電池技術(shù)，不可能將電池的大小縮小至運(yùn)行時(shí)間低于5分鐘。如果在持續(xù)模式或市電交互模式下采用帶飛輪的UPS，那么發(fā)電系統(tǒng)可以不用電池。不過(guò)，沒(méi)有數(shù)據(jù)表明該措施會(huì)給TCO帶來(lái)任何益處。此外，實(shí)際數(shù)據(jù)機(jī)房的故障數(shù)據(jù)顯示，電池所提供的后備時(shí)間可以為在發(fā)生異常故障時(shí)進(jìn)行人為干預(yù)提供時(shí)間，從而防止停機(jī)。
　　
　　(4)從交流電轉(zhuǎn)換為直流電
　　
　　某些關(guān)于燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)的討論認(rèn)為，數(shù)據(jù)機(jī)房和網(wǎng)絡(luò)機(jī)房采用這些技術(shù)后可以不再需要交流電源。其觀點(diǎn)是，采用直流電源為關(guān)鍵負(fù)載供電可以減少電力轉(zhuǎn)換步驟，而燃料電池和微型燃?xì)廨啓C(jī)產(chǎn)生的都是直流電，因而有可能直接采用。
　　
　　這種觀點(diǎn)實(shí)際上不切實(shí)際。首先，數(shù)據(jù)機(jī)房或網(wǎng)絡(luò)機(jī)房運(yùn)營(yíng)所需的許多設(shè)備都需要交流電，讓這些設(shè)備改為采用直流電幾乎是不可能的。這些設(shè)備包括照明設(shè)施、空調(diào)裝置、辦公設(shè)備，甚至個(gè)人計(jì)算機(jī)。其次，認(rèn)為直流電比交流電效率更高或更具優(yōu)勢(shì)的觀點(diǎn)無(wú)疑是錯(cuò)誤的。
　　
　　(5)熱電聯(lián)產(chǎn)
　　
　　無(wú)論何種發(fā)電系統(tǒng)，除了產(chǎn)生電能之外，還會(huì)產(chǎn)生更多的熱能。如果能將這部分熱量轉(zhuǎn)化為有用的能源，從而取代其它必需的熱源，那么有可能大大降低成本。但很可惜，數(shù)據(jù)機(jī)房本身所產(chǎn)生的熱量已經(jīng)足夠多了，并不帶要多余的熱能。因此，在將節(jié)約成本的構(gòu)想付諸現(xiàn)實(shí)之前，必須先找到持續(xù)熱能的用武之地，雖然這樣的應(yīng)用環(huán)境難以找到。但有數(shù)據(jù)顯示，在此類(lèi)特殊環(huán)境中市電交互熱電聯(lián)產(chǎn)發(fā)電系統(tǒng)的TCO要低于備用供電系統(tǒng)的TCO。
　　
　　請(qǐng)注意，當(dāng)采用熱電聯(lián)產(chǎn)時(shí)，有數(shù)據(jù)顯示，以天然氣為燃料的發(fā)動(dòng)機(jī)的TCO仍比燃料電池或微型燃?xì)廨啓C(jī)低許多。
　　(6)冷電聯(lián)產(chǎn)
　　
　　發(fā)電過(guò)程中所產(chǎn)生廢熱的另一個(gè)用途是通過(guò)名為"吸收式制冷機(jī)"的設(shè)備來(lái)驅(qū)動(dòng)制冷裝置。此時(shí)，廢熱實(shí)際上轉(zhuǎn)換為數(shù)據(jù)機(jī)房所需的制冷能源。由于一般的數(shù)據(jù)機(jī)房在運(yùn)行制冷系統(tǒng)方面所需的電能并不少于關(guān)鍵負(fù)載所需的電能，因此這種方法帶來(lái)了雙重好處:既降低了電力負(fù)載，又提高了發(fā)電系統(tǒng)的效率。從理論上而言，這會(huì)顯著減少數(shù)據(jù)機(jī)房的TCO。
　　
　　就目前而言，在不損失優(yōu)勢(shì)的情況下為冷電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)提供容錯(cuò)功能仍然是一個(gè)尚未攻克的技術(shù)難題。
　　
　　廢熱的溫度越高，采用吸收式制冷機(jī)的冷電聯(lián)供系統(tǒng)的性能也越高。因此。PEM等燃料電池技術(shù)不適合采用吸收式制冷機(jī)。因?yàn)槠涔ぷ鳒囟忍�低，而微型燃�(xì)廨啓C(jī)的廢熱溫度最適合冷熱聯(lián)產(chǎn)方案。
　　
　　(7)與市電完全斷開(kāi)
　　
　　某些文章中偶爾會(huì)提到，采用燃料電池或微型燃?xì)廨啓C(jī)的數(shù)據(jù)機(jī)房可以徹底與市電網(wǎng)絡(luò)斷開(kāi)。這樣一來(lái)，便無(wú)需備用費(fèi)用或其它市電費(fèi)用，這也使得可以將數(shù)據(jù)機(jī)房建在無(wú)法取得交流市電增容許可的地方。
　　
　　與市電隔絕確實(shí)帶來(lái)了諸多新的技術(shù)問(wèn)題。例如，發(fā)電機(jī)的冷啟動(dòng)、無(wú)市電作為后備電源的損失等等。此外，設(shè)施還要依賴(lài)于通過(guò)管道或汽車(chē)運(yùn)送的燃料，因而可能會(huì)面臨供應(yīng)不暢問(wèn)題。燃?xì)庠O(shè)備也可能在緊急關(guān)頭停止運(yùn)行，例如，在遇到罕見(jiàn)寒冷天氣而急需燃?xì)鈺r(shí)，燃?xì)鈮毫�卻在下降。
　　
　　有數(shù)據(jù)顯示，如果不得不完全與市電斷開(kāi)，那么傳統(tǒng)發(fā)電機(jī)組的TCO仍然要低于燃料電池或微型燃?xì)廨啓C(jī)的TCO。