数据中心柴油发电机组及燃油输配探究

数据中心柴油发电机组及燃油输配探究

现行的数据中心标准、规范中都会对数据中心进行分级或分类，提出不同的可靠性要求，并制定相应的建设或配置标准。本文结合规范阐述了数据中心柴油发电机组等级和柴油系统分类，介绍了数据中心柴油储存量的确定方法。

标签：柴油储存量;柴油发电机;监测;取样

一、引言

随着信息技术的迅速发展，信息数据量呈几何级增长，由此对数据中心的需求急剧增加，对数据中心的要求也不断提高。现行的数据中心标准、规范中都会对数据中心进行分级或分类，提出不同的可靠性要求，并制定相应的建设或配置标准。

二、数据中心的分类

Ⅰ Data Center：Basic 基本型

基本级数据中心容易因为计划内或计划外的工作中断。如果它有UPS或发电机，他们是单一架构系统，有很多单点故障。基础设施每年进行预防性维护和修理工作时需关闭。操作失误或结构组件的故障将导致数据中心中断。

Ⅱ Data Center：Redundant Component 冗余型

冗余型数据中心与基本型数据中心相比具有冗余组件，不易因为计划内或计划外工作而中断。有UPS和发电机，N+1的设计，整个架构是单一架构系统。维护关键设备和其他基础设施时，需要停机。

Ⅲ Data Center：Concurrently Maintainable 在线可维护

在线可维护型数据中心允许任何计划内的设备维护，不会以任何方式干扰计算机硬件。计划内开展的活动包括预防和可编程的维护、修理和更换组件，添加或移除组件的能力，测试组件和系统，以及更多。足够的容量和分部可用于执行维护或其他路径上测试。

Ⅳ Data Center：Fault Tolerant 容错型

容错型数据中心提供站点基础设施允许任何计划的工况，而无需中断设备运行的能力。容错功能中当一个系统有故障时，数据中心仍能够维持运行。这就要求两个系统同时在线运行并分布在不同的路径，通常为系统+系统（N+N）配置。

三、数据中心柴油发电机组

（一）数据中心负载的特点

数据中心的主要负载包括基本更定负载和变动负载。基本恒定负载IT负载、空调设备、监控设备和建筑电气设备等，这类设备负载的特点是全年7×24h运行，其功率波动较小，占数据中心负荷的绝大部分。变动负载包括机房智能照明等，其特点是间歇性使用，占数据中心负荷的极小部分。

所以数据中心的负载呈现全年运行，功率波动相对平缓。

（二）柴油发电机组的等级

为了覆盖各供电系统的不同要求，定义了如下4种性能等级：

G1级 这一级使用的发电机组用途是：只需规定其基本的电压和频率参数的连接负载。

G2级 这一级使用的发电机组用途是：其电压特性与公用电力系统的非常类似。当负载发生变化时，可有暂时的然而是允许的电压和频率的偏差。

G3级 这一级使用的发电机组用途是：连接的设备对发电机组的频率、电压和波形特性有严格的要求。

G4级 这一级使用的发电机组用途是：对发电机组的频率、电压和波形特性有特别严格要求的负载。

金融行业数据中心通常要求采用G4级。互联网及通信行业可采用G3型。

四、数据中心采用不同标准对备用柴油发电机组及燃油输配系统要求

（一）国内现有数据中心相关规范对燃油输配没有规定。

（二）TIA-942-A规定：

Ⅰ级燃油输配系统为单路，油罐可单个布置。

Ⅱ级燃油输配系统需冗余设计，油罐可单个布置。

Ⅲ级燃油输配系统设备及阀门有冗余并互相隔离，供油系统任一单点故障不影响整个发电机组系统运行。油罐需多个布置。

Ⅳ级燃油输配系统设备及阀门有冗余并互相隔离，供油系统任一单点故障不影响整个发电机组系统运行。油罐需多个布置。

（三）UPTIME INSTITUTE Data Center Site Infrastructure Tier Standard：

Uptime Institute 是一个国际公认组织，它对如何设计数据中心设施进行规定和认证。它根据数据中心的可用性分为四个等级：TIER Ⅰ、TIER Ⅱ 、TIER Ⅲ 和TIER Ⅳ 。

Uptime Institute对应急电源和替代电源的区分如下：应急电源符合Uptime Institute所规定的TIER Ⅰ或TIER Ⅱ，替代电源需满足TIER Ⅲ或TIER Ⅳ要求。要被认为是可替代电源，并满足Uptime Institute TIER Ⅲ和TIER Ⅳ的要求，则该发电机组必须在主电源发生故障时能提供持续电力。

TIER Ⅰ 要求燃油输配系统为单路设置，储油罐满足12小时。

TIER Ⅱ 要求油罐及油泵需备用，燃油系统多路设计，储油满足12小时。

TIER Ⅲ 要求燃油输配系统要求在线可维护，且任一单点故障不影响整个发电机组系统运行。

TIER Ⅳ 要求柴油发电机组需有备用机组，需满足用电负荷的要求，并按容错设置。燃油输配系统设备及阀门按容错设置。不同系统的油罐、油泵及供油管路互相隔离，任一供油系统故障自动反馈并切换到另一系统，不影响整个发电机组系统运行。

五、数据中心燃油输配系统

（一）建筑总图布置

由于数据中心需存储大量柴油以满足柴油发电机满负荷工作，考虑到燃油输配系统合理及消防、环保等要求，因此在建筑设计方案阶段就合理布置储油区尤为重要。

（二）多台发电机组布置在不同的防火间隔内

场地条件允许时，宜将多台发电机组布置在不同的防火间隔内，避免一台机组火灾事故蔓延至其他机组，造成更大损失。

（三）燃油储量

当数据中心建设在一、二线城市中心或工业开发区内，城市供油设置完备，市电供应可靠性较高时，建议减少室外燃油储罐的容积。通过与供油公司签订的供油协议，确保室外储罐燃油消耗完毕前，将新的燃油运输至数据中心并注入室外油罐。燃油的运输应考虑交通、恶劣天气的影响。建议室外油罐燃油储量满足发电机组运行12小时左右即可，保证有足够的燃油运输时间同时，减少室外油罐燃油储量。

（四）柴油管道

大于等于DN50的柴油管道设计及安装属于国家《压力管道安全技术监察规程—工业管道》（TSG D0001-2009）范围。

参考文献：

[1]中 华 人 民 共 和 国 工 业 和 信 息 化 部. GB50174-2017 电子信息系统机房设计规范[S]. 北京： 人民出版社， 2017.

[2] ANSI/TIA-942-2005 數据中心用远 程通信基础设施标准[S].

[3]高键.浅析通信备用柴油发电机组选用问题[M]. 艾默生网络能源技术，2006-5-20