Центры обработки данных (ЦОД)

При условии надежности работы собственной генерации, максимальной загрузки и использования вторичных энергоресурсов когенерационных установок (тригенерации), ЦОД является весьма интересным объектом для ее внедрения.

Можно выделить следующие потенциальные проблемы с надежностью Энергоцентров:

  1. Сроки запуска собственной генерации внепланово превышают сроки запуска ЦОД, что негативно влияет на работу с клиентами. Причины: неэффективное управление проектом, задержки с согласованиями на этапе получения исходно-разрешительной документации.
  2. Высокая частота аварийных остановов собственной генерации. Причины: низкое качество идеи и/или реализации Энергоцентра, недостаточная квалификация эксплуатирующего персонала.
  3. Длительные простои генерирующего оборудования. Причины: проблемы с поставкой ЗИП, низкая квалификация эксплуатирующего персонала.
  4. Падение давления в газовой магистрали. Причина: недостаток производительности газопровода в условиях приоритетного отбора газа на цели отопления населения.

Некоторые условия экономической эффективности собственной генерации центров обработки данных (ЦОД, datacenter):

  1. Газовая генерация должна быть загружена максимально. По возможности, вместо резервных газовых генераторов (на случай аварии на отдельном генераторе) предусмотреть резерв по сетевой мощности. Даже после ввода платы за резервную электрическую мощность (документально закрепленную за предприятием, но не использующуюся), питание из ЕЭС (Единой энергетической системы) более эффективно, чем простаивающая газовая установка.
  2. Тригенерация – использование вторичных энергоресурсов когенерационных установок для производства холода (+7°C) на абсорбционных холодильных машинах (АБХМ). Имеет смысл просчитать эффективность системы свободного охлаждения (free-cooling) в холодное время года для замещения охлаждения от АБХМ. Тем более аппараты воздушного охлаждения (сухие охладители) штатно поставляются с любыми газопоршневыми установками (предназначены для сброса неиспользованного тепла в атмосферу). Таким образом, возможно совмещение инфраструктуры для собственной генерации и free-cooling.
  3. Автоматизированная система технического учета энергоресурсов для формирования детальной картины энергопотребления, архивирования и анализа данных:
    • электроэнергия (вводы от сети, собственная генерация в части ГПУ и ДГУ, все крупные потребители, особенно чиллеры, ИБП);
    • тепловая энергия (АБХМ, отопление и вентиляция вспомогательных помещений, ГВС);
    • газ (ГПУ, котлы);
    • дизельное топливо;
    • вода (в т.ч. безвозвратные потери на охлаждение АБХМ).

ЦОД потребляют электроэнергию в режиме 24/7 (24 часа в сутки, 7 дней в неделю), структура потребления выглядит следующим образом:

  • 45-55% - системы охлаждения (чиллеры, прецизионные кондиционеры, сухие охладители, вентиляция);
  • 30-40% - компьютерная нагрузка;
  • 10-15% - источники бесперебойного питания;
  • 3-7% - освещение, системы безопасности.

Краткая информация о собственной генерации ЦОД

Примерная стоимость Энергоцентра

Ориентир стоимости объекта (Pэл = 5 МВт): 5,5-6,0 млн евро

8-10% - инжиниринг (вкл. предпроект, проектирование, функции технического заказчика)

53-58% - основное оборудование (КГУ, котлы, АБХМ, ДГУ)

15-20% - вспомогательное оборудование (ТХ, ЭС, ОВ, ВК, СС, ГСВ, ДТ)

5-7% - общестроительные работы (КЖ, КМ, АР)

5-7% - монтаж и материалы (ТХ, ЭС, ОВ, ВК, СС, ГСВ, ДТ)

5-7% - автоматизация

2-4% - пусковая наладка и сдача в эксплуатацию

Сроки реализации Общая длительность проекта: 12-22 месяца
Условия окупаемости проекта

Окупаемость в пределах 5,0 лет достигается при следующих условиях:

  • тариф на электроэнергию на уровне напряжения СН2-НН (>4,0 руб./кВт*ч);
  • высокая стоимость технологического присоединения к электросетям;
  • высокая загрузка генерирующего оборудования;
  • высокий коэффициент использования вторичных энергоресурсов (кондиционирование, теплоснабжение).
Электрические нагрузки Коэффициент использования мощности: 80-95%.
Использование вторичных энергоресурсов когенерационных установок (КГУ)

Вторичные энергоресурсы направляются на АБХМ для получения холода на системы охлаждения. Целесообразна комбинированная система Энергоцентр с АБХМ + free-cooling.

Также тепло используется на отопление, вентиляцию и горячее водоснабжение.

Надежность энергоснабжения и качество электроэнергии

Надежность и бесперебойность электроснабжения – ключевой фактор для ЦОД.

Стандартные решения для бесперебойной работы ЦОД в соответствии с TIER 3,4 (несколько вводов от Сети, резервные ДГУ, ИБП и ДДИБП) с резервированием от N+1 до 2N.

Кроме того, необходимо свести к минимуму аварийные отказы оборудования Энергоцентра, так как замещение газовой генерации дизельными установками приводит к значительным убыткам (себестоимость по топливу 1,5 руб./кВт*ч на газе и 8,0 руб. на дизельном топливе).

Надежность и бесперебойность работы Энергоцентра обеспечивается:

  • качеством проектирования, монтажа и наладки системы;
  • специальными проектными решениями по резервированию ответственных агрегатов и возможностью параллельного проведения ремонтных и профилактических работ;
  • параллельной работой Энергоцентра с ЕЭС.

ГПУ, при параллельной работе с ЕЭС, должны уметь выделяться в автономный режим с регулированием нагрузок для недопущения аварийной остановки (ГПУ не допускают резкого роста/сброса нагрузки).

Безусловным условием надежной работы Энергоцентра является качество его реализации и высокая квалификация эксплуатирующего персонала.

Требования к подрядчикам

Энергоцентр необходимо построить качественно и бюджетно.

Для этого нужно:

  1. Выполнить качественное проектирование. Проектная организация должна специализироваться на объектах собственной генерации.

  2. Проект должен выполняться в трехмерном виде (3D) для формирования оптимальных объемно-планировочных решений и минимизации проблем при строительно-монтажных работах.

  3. Все оборудование сгруппировать в несколько удобных лотов и провести конкурсы. Если имеется российский качественный аналог, использовать его. Например, электроустановки или вентоборудование.

  4. Проектировщик должен контролировать всю «вертикаль проекта»: строительно-монтажные работы, пусконаладку и эксплуатацию Энергоцентра. В этом случае работает принцип «ответственности за проектирование».

  5. Разработать отдельную систему автоматизации Энергоцентра (включая ГПУ, котлы, электроустановки, вентиляцию и т.д.). Климатический компьютер теплиц с этой функцией не справляется.

  6. Разработать полноценную техническую документацию (исполнительную, приемо-сдаточную, эксплуатационную и т.д.). Обучить оперативный персонал с прохождением контрольного тестирования.

Распространенные ошибки Все потенциальные ошибки обусловлены низкой квалификацией исполнителей или недостаточным вниманием к проекту Заказчика и исполнителей:
  1. Завышенная мощность генерирующего оборудования (резервирование газовых агрегатов значительно ухудшает окупаемость собственной генерации, при правильной реализации ГПУ работают до 8600 часов в год из 8760 возможных).
  2. Отсутствие или низкое качество технологических решений по интеграции собственной генерации и ЦОД (охлаждение, бесперебойное электроснабжение).
  3. Отсутствие единой системы автоматизации Энергоцентра. Приводит к возникновению множества «белых пятен» и, в конечном итоге, большему количеству аварий и длительному времени их устранения.
  4. Отсутствие условий для максимальной скорости выполнения сервисных и ремонтных работ (удобные площадки и механизмы, отключающая арматура, резервные агрегаты и байпасы, место для выполнения сервисных мероприятий и т.д.).
Эксплуатация Энергоцентра

Рекомендуется формирование отдельной службы, отвечающей за Энергоцентр, электроустановки и вспомогательное инженерное оборудование (насосы, арматура, датчики и т.д.) всего тепличного комплекса.

Диспетчерский контроль выполняется из Энергоцентра. Возможна организация дополнительного места оператора рядом с основным климатическим компьютером (для выполнения функций оператора Энергоцентра в ночное время).

При необходимости, имеет смысл привлекать внешних специалистов по шеф-эксплуатации собственной генерации.

Описание услуги «шеф-эксплуатации»

Для повышения прозрачности производства и потребления энергоресурсов, рекомендуется создание автоматизированной системы учета энергоресурсов.

Описание АСТУЭ

Примеры объектов

Мини-ТЭЦ Linxdatacenter (Санкт-Петербург)

Тригенерация на мини-ТЭЦ (Смоленская Академия Спорта)

Режим работы 24/7 на мини-ТЭЦ (ОАО «СТГ»)