GE分布式发电贾中汉：分布式能源系统在数据中心的应用

GE分布式发电销售总经理贾中汉先生作报告。他的题目是“分布式能源系统在数据中心的应用”，大家欢迎!

贾中汉：非常高兴代表GE公司跟大家分享有关于分布式能源在数据中心的应用。这个概念在数据中心来讲，在我们国内算是刚刚起步的一个概念，我们接触的若干个数据中心在这个领域上的一些想法跟实际上的一些规划，所以我觉得很有必要向在行业里头的专家、领导做一个分享。我今天介绍的部分，上午先把分布式能源在数据中心大体上的应用状况，以及几个特别重要的特点跟大家做一个说明，下午有机会的话，再跟大家做几个案例的介绍。

刚才前面几位专家都已经对已经对数据中心的分类大概做了比较详细的说明，在这边我特别想提一下，在我们国内的三级或者国外的四级分类方式来讲，我们看到分布式能源的应用上来讲，我们发现特别在三四级的应用上面有很大的价值。一方面，他们会提到有关于在能耗上的特征。另外一方面，我们发现在供电的可靠度上面是一个非常重要的因素。

在目前数据中心的发展特征，我们发现实际上各位也谈到了很多，分这几个方面来看，从建设的方式、目标以及它的需求特点，还有主要的技术领域来看，我们也都看到非常多的趋势朝向绿色、安全、高效以及智能化的方式来处理所有数据中心建设的方式。最主要的我今天想要提到的就是在数据中心非常重要的挑战，在我们收集到很多这方面运行的数据之后，实际上我们也引用了包括IBM的数据，我们发现到整体上在一个数据中心的运营成本上来讲，接近于75%是来自于能源方面的消耗。这里面当然包括了设备本身的负荷，占47%，制冷空调占了25%，还有发热等一系列产生的损耗，这些损耗在整个运营成本上占了相当大的比重，特别是在国内我们看到很多数据中心的建设朝向大型化的趋势，这个比重在一个小型的数据中心来讲已经达到75%，在大型化的趋势来看，它所占的运营成本以及绝对值对数据中心的运行会产生巨大的影响。

我们看国内目前在天然气领域逐渐落实，包括电网的建设，以及电网的开放程度，对于分布式能源开始起的一些初步的引领式的案例上，我们发现这个领域可能是值得大家除了在传统的机房建设领域上做非常多的工作之外，在能源基础建设方面，我们也建议可以往这个方向来考虑。

在整个用电量来讲，我们有一些统计数据，2011年的时候，全美的数据中心使用掉的电量占据了整个国家全年使用的电量达到2.5%，这个数据在这么大规模的电网系统下占据的量事实上是非常庞大的。在全球范围内，我们也看到，它几乎占到了1.1%—1.5%的全球发电量。所以，在这么巨大的百分比体积上，而且数据中心是处于高密度的用电方式，这里面有很多的可以设法解决的，或者是能够提出一些可实现的改善措施，我们发现这个领域在促进绿色数据中心的建设上应该会有很大的机会。

当然，这只是纯粹从能源领域来看，如果你从一个社会责任的角度来看，包括二氧化碳的排放，还有一部分是属于氮氧化物的排放，这一系列的排放相当于是已经到了整个航空业的排放量。所以，在我们来看，能耗这部分是一个非常严峻的挑战。国内的数据中心建设周期的速度也都需要大家能够在数据中心的能源基础建设上面开始做一些考虑，当然，这边我们看到几个主要的挑战，一个是能耗，刚才几位专家也都分别在设备冷却这一系列的问题上提出了很多的看法和建议，我想在中国这边有一个很特别的地方要提出来，我们发现在很多数据中心建设的时候，在供电部分特别是电网这边，我们发现电网对于数据中心供电部分一直存在比较大的一个挑战，建设周期比较快，所以变电站的建设往往跟不上数据中心的要求。在很多情况下，我们发现所谓的短路事件实际上来自同一个变电站，所以也就造成很多数据中心在供电的安全性上、可靠性上产生了一些比较严重的挑战。所以，一方面是能耗，我们从分布式能源的角度，我们认为这是一个可以值得考虑、值得推广的措施之外，在能源，特别在电力的角度方面，我们认为分布式能源是可以解决这部分问题的方式。

有关其他的部分，环境的要求、空调调节部分，因为大家都是专家，我就不多说了。这里我特别提出来关于在供电能源这部分，特别是在A级、B级等级上面，如果说需要用到两路四电环境的话，我们发现事实上国内很多的地方电网对于快速大容量的数据中心供电往往会出现难以负荷或者是跟不上数据中心建设时间的要求，这也是我们经常看到的问题，或者是它在接续上产生的费用会相当的昂贵。

刚才我们也听到了张教授关于PUE方面的描述，他提到了除了服务器用电和其他级的比例关系，在分布式能源我们最希望解决的问题，就是希望在这个以外，我们从整个能源建设上面提出我们的建设想法。

打一个比方来说，我刚才也提到了，数据中心是一个高密度的运营的方式，跟传统的办公楼能源消耗相比，我们发现它有非常大的特点。第一，它密度高，它对能源以及制冷的需求往往整个能耗是传统办公楼的几乎40倍。另外，就是它所占的比重在一个楼与楼的比重上非常高，达到75%。另外，我刚才也提到了可靠性，我们事实上从机房的设计，包括配电系统，包括能源基础建设，有很多的方式我们都在考虑如何提升数据中心的可靠度。我想基于在发电领域，以及我们配电领域，我们参与了非常多的时间，特别是在国内，我们也做了相当的深度了解，就发现除了在机房以内的直接可靠度，有各位专家以及我们行业上的领导提出了很多的方案之外，我们发现在能源的基础建设上，是一个值得去考虑的问题。国家对于天然气的分布式发电，在7月份就出台了有关于电网的接续，还有对于天然气的奖励措施，特别是上海地区在今年3月份就已经出台了奖励措施，对于使用天然气作为应用，提出了局地的资金补贴。

我们看到最近应该就是前两天，北京市也出台了对于三联供天然气的政策，从国家能源局对于天然气的大规模使用，特别是在一二级城市对于环境要求比较高的地区，以及它的电价比较昂贵的地区，推动用三联供的方式来作为补充能源的方式，是一个比较好的做法。基于参与这个领域，我们已经做了若干个项目，但是我们在整个经验里面发现，事实上数据中心是一个非常适合采用三联供来作为能源基础建设的一种应用。特别是大型化，已经集中在城市里头，当然，也跟我们这个市电有很大的互补性，以及柴油技术。所以在分布式能源可应用的范围内，我们特别提出来各位在数据中心的建设方面，和规划的过程中也不妨把三联供方案作为您考虑的一个措施。

接下来几分钟就具体描述一下所谓天然气三联供在数据中心的大体应用。分布式能源跟常规集中式大型发电站是作为一个对比，它希望能够耗尽用能的单位减少程序的传输作为一个基础定义上的来源，另外一方面，它也因为是一个能源的高效利用，一方面能够产生电能，一方面又能够在产生电能之后所产生的废热转化成为制冷，取代的制冷机组用电量，使得天然气的梯级利用达到高效率，甚至比传统式发电系统的效率来得更高。从国家目前出台的几个措施来讲，目前的定义在分布式能源的奖励措施里头，都是定义到70%的综合能源利用率，做一个对比，以常规的发电厂来讲的话，它所能够达到的效率也就是50%几，很难达到这么高的能效。

第二个部分就是天然气的普及和利用。在北美地区，天然气的普及已经非常的充分，这个部分在很多管网的建设领先于中国大概20年的时间，随着天然气的发展，天然气在北美价格大幅度下降，所以造成了天然气的使用是一个非常有经济性的一个措施。当然，最主要的是天然气输送非常方便，另外一个就是它在减排方面非常明显的优势，天然气是处于相对清洁的能源，它对于二氧化碳排放、对于粉尘的排放都具备相当的优势。

在一个分布式能源的系统上，事实上它的主要组成，一个是动力装置，也就是发电机组。另外，就是它发电以后所产生的废热，我们采用各种方式把它回收利用，回收装置以及制冷装置来产生制冷，如果在工业上应用，一般在办公楼是用于空调的制冷。天然气的来源经过了发电机组产生发电之后产生的电力，这个电力在我们数据中心的应用来讲，它就直接供应到了整个数据中心里服务器和照明的需求，但是在发电的过程中，它会产生余热，这些余热我们经过了余热回收装置把它转化。转化出来的结果可能会有一部分是以热水的形式出现，有一部分是烟气的形式出现。所以，在于常规上，我们在数据中心的应用上来讲，大量的余热部分我们会把它转化成制冷，少量用于采暖，也造成了能源，尤其是天然气角度，它从高效的天然气逐步的充分的使用，使得它的能源达到70%以上的使用率。

比这常见的分布式能源在数据中心的使用，除了我们说风能或者太阳能，我今天就不详细谈，它们也是属于分布式能源的体系，我今天特别谈的比较多的是在天然气这个领域。一般来讲，在常规的使用上来讲，大概在主机上分成两大类，一大类是燃气轮机，比较偏向于大型的数据中心。我大概一两年前跟重庆两江园区交流，他们采用的是大型的燃气轮机的方式，事实上在这个行业里有好多的选择，对中型20—60兆数据中心的应用来讲，是非常适用的。一般来讲在20—30兆瓦以下，对这个数据中心的使用来讲，是适合于用燃气内燃机。跟国际上其他的国家来比的话，应用上的时间上的差别，事实上在很多其他的国家采用这种方式作为可靠的三联动主机已经非常常见，另外在设备余热利用方面，一方面是余热锅炉，一方面是制冷机，所以，这两类特别在国内，制冷机这个行业非常的成熟，生产的产品价格、性价比又相当高，所以我们认为逐渐把这个体系普及开来之，这一系列的产品国产化，包括GE在内，我们也跟华电在上海这边成立了一家合资公司，生产主机部分，所以我们也在几个比较重要的工业园区开始应用这样的技术。

主要的优势，我刚才简单提到了我们的能源利用效率比较高，安全可靠，我们采用的方案是让三联供的方式并不百分之百取代所有能源的需求，而是变成常规的能源，我们一般的设计点是在70%、80%的负荷点，利用在夜间电网电价比较便宜的情况下尽量采用，在电价比较高的情况下更多的采用三联供。环保也是它的一个具体优势，另外就是运行方便，电力调峰也是一个主要的优势。从经济性能问题来讲，发电成本大概在4—5毛钱左右，当然，要看每一个地区的天然气价以及当地的电价之间的关联性，这两个是最为敏感的因素，所以我们经常会帮很多用户做前期的计算，来看看这个项目是否适合于用三联供，我不敢说每一个项目都适合，特别在煤电发达的地区，采用天然气往往并不具备优势，特别像北、上、广这几个区域以及湖南有几个地区对于天然气的使用，以及地方政府的补贴政策，对于三联供的应用会有很大的经济效益。

最后，我想把整个在三联供的应用上，我们一个大致的思路介绍一下。首先是对于负荷的分析，我们经常帮助用户按照他在数据中心的整个负荷做比较详细的数据收集，如果是新建，我们会希望能够找到一个对比性的负荷来预测未来负荷。系统配置，这里有很多的选项，可以用的内燃机，也可以用到燃气轮机，还有电网跟负荷点如何匹配，以及运行的方式是不是一天24小时运行，还是说纯粹只有在夜间停下来、白天开起来，利用晚上便宜的时候去运行。最后，我们发现整个项目从经济性的评估上，往往是最重要的，使得这个经济性能够达到最大化，它的安全性跟整个数据中心的需求，以及设计的原理能够完全地符合，甚至于能够进一步优化这个数据中心在能源系统基础建设的要求。