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发布日期：2018-09-19
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发电是数据机房和网络机房高可用性供电系统的关键组成部分。尽管IT系统依靠电池或飞轮发电机也能坚持工作数分钟甚至几小时，但若要达到"五个九"的可用性水平，必须具备本地发电的能力。在供电情况较恶劣的地方，也必须进行发电，使可用性达到99.99%或99.9%。要解决该问题，传统的办法是采用备用柴油机或燃气发电机与UPS相结合，在可用性要求很高的应用中，可使用此类备用发电机的N+l阵列。
　　
　　也有人提出，燃料电池和微型燃气轮机是网络机房和数据机房发电方案的上乘之选。这类系统不仅可以持续为网络机房或数据机房供电，还可以产生超额的电力以用于其它负载或反馈给市电网络。其系统可用性和总拥有成本因系统的使用方式而异，下面将对此进行论述。
　　
　　1.发电机工作模式

　　(1)备用模式
　　
　　该模式采用交流市电作为主要的供电电源，本地发电只是作为计划中的断电或交流主电源出现故障时的后备电源。备用系统启动时，将使用UPS作为系统启动延时的过渡。对于拥有本地发电机的网络机房和数据机房，有99%以上采用这种工作模式。
　　
　　(2)持续模式
　　
　　该模式采用本地发电作为主要的供电方式，而将市电作为断电或本地发电出现故障时的后备电源。负载由本地发电机供电，并在系统切换过程中采用UPS作为延时的过渡。本地发电机只为关键负载供电，如果本地发电机的功率超出负载功率，则可能末充分利用发电系统，或其工作效率处于效率曲线上某个较低的点。
　　
　　(3)市电交互模式
　　
　　该模式采用本地发电作为主要的供电方式，而将市电作为断电或本地发电出现故障时的后备电源。本地发电机与市电并联，这样可以将产生的超出关键负载功率的电能反馈给市电。在该模式中，超出的电量可能只是被系统中其它的非关键负载所消耗，也可能逆向流入市电网络。通常，需要采用UPS来为关键负载提供缓冲保护，以免受到供电变化的影响。正常情况下，发电系统工作于其效率曲线上经济效益最高的点。
　　
　　2.容错模式

　　无论采用何种技术或模式，都可以通过以下方法来提高可用性。
　　
　　(1)双路结构
　　
　　若采用双路结构，则整个发电系统都将处于冗余保护下。理想情况下，冗余性应遍及整个电源系统，并且一直延伸到关键负载，关键负载本身应配置为可接受双路电源输入。
　　
　　(2)N+1结构
　　
　　在该结构中，发电系统中可靠性最低的组件由多个并联设备构成，以便在其中一个出现故障后，其它设备可以继续为关键负载供电。
　　
　　3.总拥有成木(TCO)

　　在选择发电系统时，成本问题虽然不一定起决定作用，但始终是一个至关重要的考虑因素。发电系统的总拥有成本(TCO)由以下成本构成:○1工程设计成本;○2投资成本;○3安装/启动成本;○4维护成本;○5燃料成本;○6节能(用于减少燃料成本)。
　　
　　在实际应用中，以下因素会对TCO的计算结果造成较大的影响:○1燃料成本与电力成本:

　　○2市电闲置费或备用电源费;○3反向馈电价格和管理费;○4供电系统的负载百分比。
　　
　　我们可以构建一个模型来估算各种技术与工作模式的总拥有成本。对于传统的备用发电机，计算所需的数据很容易获得，估算结果也比较可靠。对于燃料电池和微型燃气轮机，我们基于行业未来3～5年的规划对设备成本进行了估算，这一前瞻性的结果可以为这些技术未来的经济效益提供有益的指导。
　　
　　给定设备成本、安装成本、维护成本和能量数据，可以很容易计算出一个使用寿命为10年的典型数据机房的TCO，此处不再赘述。
　　
　　分析得出以下基本结论。
　　
　　(1)前期成本与使用寿命期间的能源成本相当。
　　
　　(2)燃料电池和微型燃气轮机节约的能源成本不足以抵消因采用这些技术而提高的前期成本。
　　
　　(3)假定通常情况下数据机房的利用率远远低于100%，那么与备用模式或市电交互模式相比，持续本地发电是最不经济的模式。

(4)本地发电的低效率抵销了采用低成本燃料所带来的大部分好处。

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