0前言
T3/T4标准建设的五星级核心数据基地。目前基地拥障；能提供2N冗余UPS系统，同时采用高频UPS供电和高压直流供电；而且每个单体楼独立配置一个动力中心，配置多套高压油机。基地的空调管理系统则是采用行业成熟的水冷系统，配备10kV高效冷水机组，并采用了自然冷却技术、冷通道封闭和连续制冷技术。
中原数据基地是河南联通在中部地区唯一按照
有独立变电站以及110kV专项用电容量和双路电保
1.2PUE值高
根据中原数据基地用电量监测系统的数据分析核算，作为数据中心能源使用效率的衡量指标PUE值，在2016年3月前已启用的6号楼和10号楼的PUE值为2.2，为较高的PUE值，电能利用率低，绿色化程度低，不符合低碳、节能的标准。
1存在问题
1.1电费居高不下——————————
收稿日期：2019-01-17
1.3变压器负载率低，功率因数低
中原数据基地在2台110kV/63000kVA主变压器同时运行的情况下，主变负载率为9%，属于较低负载，功率因数0.57，系统呈容性特征，因达不到供电部门要
78
2019/03/DTPT
求的0.9而承受着每月百万元以上的巨额罚款。2主要措施
以数据基地各类用电数据和报表为基础，摸清用电能耗高、结构不合理的原因，研究制定减少电费支出，降低PUE值、冶理功率因数等管理方案，即通过采用无功反向补偿管理手段，将用电功率因数稳定到感性0.9至0.95，从而取消巨额力率罚款并获得供电部门的用电奖励，使供电系统利用率提高，大幅度减少电费支出；同时，在运行效率上，采取各种手段，对交流不间断供电UPS系统和高压直流电源系统效率进行全面提升；并从整体布局出发，科学优化，合理调控各区域机房装机位置和数量；在以上管控基础上，根据不同季节，对机房空调系统的各项参数重新设置。通过以上精细化管理，最终形成PUE值最佳、变电站运行容量最经济、电费支出最低的管理模式。
2.1运用无功反向补偿控制手段，消除电费罚款
中原数据基地已建成一座110kV中国联通专用变电站，110kV市电，该变电站为从庆丰变—昭成变线路2路进线，从庆丰变电站引入“T”接1路1101kV
路市电。现有的6号和10号IDC机房楼已由110kV变电站各引入4路10kV市电（2主2备）。
其中，6号楼和10号楼各配置了17套10kV变配电系统，将从变电站引入的10kV电源变压到380V低压供给楼内负荷使用。其中每个楼内的变压器功能分配为：1楼5台变压器，主要供空调系统和建筑照明等负荷使用，以及一部分UPS负荷提供给机房；2、3、4楼均配置4台变压器，2N配置，为机房UPS系统和空调末端机提供配电。表1示出的是6号楼2层变压器运行数据。
表1
6号楼2层变压器运行数据
变压器补偿后功补偿后谐波含量/%编号率因数/%B21B22-0.76136.1AB23-0.92629.036.7BC负荷/A变压器负载率285B24-0.943-0.89016.619.032.74437.519.718.722.018.918.118.762211.747016.412.4将6号楼和10号楼的34个低压供电段运行参数调整到最佳值，提高基地用电功率因数，把容性补偿调整为感性补偿，减少力率罚款。
通过对变电站数据监测，庆通线线路上存在很大的对地电容，通过数据分析，基地原来是容性的0.99加
徐华大型数据基地能耗精细化管理探讨综General
合
上联通变到庆丰变的对地电容后，收费侧的功率因数降为0.57。针对以上情况，将6号楼二配的全部负荷由原来的庆昭通支线切换到庆通线，配合更改6号楼二配的一号市电进线和二号市电进线的备自投装置接线，由原来一号市电优先改为二号市电优先。6号楼一期扩容的14套低压段SVG设备和一期20个低压段的APF设备采用与传统功率因数补偿方法完全不同的无功反向补偿方法，通过变压器穿透对上一级供电段功率因数进行反向补偿。具体为将6号楼负载率偏低的0.9941、42、43适当过补偿，过补偿至感性、44号变压器的功率因数由原来的感性通过以上补偿，0.12，其他变压器根据负荷情况，联通变庆通线由原来的容都性0.970.99变为感性0.85，对线路容性折合后，达到了支线切换到庆通线，。同时，将6号楼二配的全部负荷由原来的庆昭通配合更改6号楼二配的一号市电进线和二号市电进线的备自投装置接线，由原来一号市电优先改为二号市电优先。6号楼一期扩容的SVG设备可以全部投入补偿。每天和变电站进行沟通，并根据负荷变化动态修正并调整SVG的参数，确保基地的功率因数在最佳状态。
补偿的同时，将未用电池充电周期由以前的1个月延长到2个月，变电站的电容加压由原来的1个月改为2个月，进一步提高了功率因数。
通过采用以上与传统功率因数补偿方法（低压个别补偿、低压集中补偿、高压集中补偿）完全不同的无功反向补偿控制策略，10根据供电系统功率因数和34台整380kV/2V500低压侧kVASVG变压器负荷变化情况，及APF的无功参数，动态修正并调通过节能型变压器穿透对上一级供电段功率因数进行反向感性补偿，明显改善了中原数据基地供电系统中压和高压侧的容性特征，确保了供用电系统功率因数在最佳状态，提高了系统电压稳定性，消除了每月高达127.95万元的力调电费罚款。
2.2提升UPS和高压直流电源系统运行效率
在确保UPS系统和高压直流电源系统安全运行的前提下，适度动态关闭并机冗余运行的UPS台数和开关电源模块数量，提高设备负荷率，降低电源系统能耗，从而提高UPS和开关电源利用率和效能。
2.2.1开关电源模块关断
对开关电源系统负荷率小于或等于40%的系统，实施开关电源模块关断。应保留模块数按以下原则确定：开关电源应保留整流模块数按n+1冗余方式确定，
邮电设计技术/2019/03
79
General综合
徐华
大型数据基地能耗精细化管理探讨
即其中10期负荷电流只备用n只为主用。1只。其nn≤10时，1只为备用；n>10时，每
10h率充电电流（实际显示负荷个主用整流模块的总容量应按近电源系统主用整流模块数量）之和确定。
×1.1）和均充电流（一般按n由下式计算：
n=I1+IBAT（向上取整数）
式中：
IRECIIBAT1——近期负荷电流（实际显示负荷电流×1.1）IREC———单个整流模块的容量
—蓄电池组充电电流（电池组总容量×0.1）应关断模块数=现有模块总数-应保留模块数
2.2.2UPS设备“退出”或关断
退出方案：在网运行的3台及以上的多机并联或备份运行的UPS系统，当负载率较低时，关闭1台或多台UPS的逆变输出，但是UPS的整流输出还保持对蓄电池充电进行管理，使还在逆变输出的UPS的负载率提高，从而提高系统的效率，达到节电的目的。
关断方案：在网运行的3台及以上的多机并联或备份运行的UPS系统，当负载率较低时，关闭1台或多台UPS设备，使还在运行的UPS的负载率提高，从而提高系统的效率，达到节电的目的。
操作方法：对于3台及以上并机工作的UPS系统，应保证退出或关断后UPS系统仍至少有1台备机。且关断后剩余主机运行方式为1+1（单母线）和双母线运行的系统，每台主机的负荷率应不大于40%；关断后剩余主机运行方式为2+1（单母线）和1+1+1（三母线）的系统，每台主机的负荷率应不大于60%。
2.3改变既定规划模式，优化整合区域机房装机率
根据客户等级和业务发展及预测，适时调整机房使用规划方案，合理规划机房使用，严格管控用户预占机架，整合用户服务器装机位置。同时加强IDC业务营销力度，并统筹各地（市）分公司特别是郑州分公司的业务需求，尽快增加中原数据基地的装机量，并尽量按机架设计负荷出租机柜。
2.4科学合理优化空调运行模式
中原基地的机房内采用冷冻水中央空调制冷、制热及除湿，高低压变配电室及电池室采用多联机空调，走廊和部分办公值班区域使用双向普通风冷空调。冬季停用中央空调的冷冻水主机组，仅运行泵、板式换热器和末端机负荷。
2.4.1调整循环冷冻水出水温度
80
2019/03/DTPT
根据中原数据基地机房实际需要，在保证IDC机房环境安全的前提下，适当调高空调循环冷冻水出水温度，并根据实际效果、装机进度、季节变化研究最佳温度值。即：将空调主机出水温度逐步由原来的7℃提升至9℃，对IDC机房进行温度检测，发现在空调主机制冷负荷减小的情况下，机房温度没有显著提升，末端回风温度由原来的24℃升至25℃，待运行稳定后，空调末端制冷量维持在40%，有足够的安全空间，同时机房温度维持在25℃，满足了机房温度要求。有效减少了冷冻站主机的工作时长，实现了空调系统节能。
2.4.2合理设置空调末端机电加热和加湿功能参数
按照季节不同设置机房湿度，夏季需要除湿，提高机房的湿度设置，冬季需要加湿就降低机房的湿度设置，适时关闭空调末端机的电加热，空调加湿参数在潮湿季节设置到接近机房允许的上限值，干燥季节设置到接近机房允许的下限值，空调温度参数在高温季节设置到接近机房允许的上限值，寒冷季节设置到接近机房允许的下限值，通过以上调整，在夏季减少了冷冻水使用量（除湿需要用冷冻水来冷凝），部分空调末端制冷量由原来的100%降低至50%，风扇转速由原来的100%降低至40%，从而使空调末端更加节能。冬季降低湿度设置可减少加湿器的投用，降低电能损耗。并在此基础上根据需要和实际运行情况将空调冷冻水机组3+1设置为2+1或1+1，今后按照装机进度、负荷变化适时调整。
2.4.3空调末端机群控自适应
经过机房温湿度精确采样，将187台空调末端机通过联动合理开闭最合适的需求量，从而实现空调节能。对机房专用空调进行“自适应控制”，是将以往的空调“手动设定”改变为计算机“自动控制”。对机房内的“智能空调群”实行优化组合、精确管理、节约能源。自适应控制恒温、恒湿节能监控系统能自动跟踪机房温湿度的变化而自动控制空调合理的工作状态，使空调做到按需工作。
2.5实施IDC机房地板下冷通道分隔改造
由于装机周期较长，部分机房使用面积很小，而机房整个活动地板下又是相通的，造成部分冷量送至其他没有发热的区域，冷量不能进行精确输送，造成了严重能源浪费。为了有效地将空调冷量输送到机柜设备区，在机房活动地板下增加了隔断，减少非设备区漏风实现精确送风，避免冷量过度流失。
目前下送风机房的活动地板高度均为900mm，地
板下安装的送风隔板通过采用模块化设计，既方便挡风隔板拆卸移动，同时又可重复使用。对于密闭冷通道中未装机柜及机柜内部空档的地方增加了挡风板，根据标准机柜内部空档的尺寸情况，匹配定制挡风隔板，减少了空调系统冷量的损失。
2.6科学合理地核算、降低PUE值
以6号楼为优化模版：运营中心提供的6号楼现有机柜功率情况如表2所示。
表2
6号楼现有机柜功率情况
单机柜功耗/kW机柜数总功耗/kW3.282.712.201326.562.126743035.231428.8866.00总功耗1.401278461714.47177.802.6.1电源系统能耗因子
单台aUPS）UPS负荷率约为系统能效因子：8%。根据效率曲线，IT设备总功耗为1此时高频
774kW，
UPS1774设kW备，转单栋换效IDC率机房楼约为85%UPS，总损耗则根据设备总功耗313kW，UPS系统能效因子=313/1774=0.18=1774×15/85=
由于变压器为b）变压器能效因子：2N方式运行，IT设备总功耗为。
不考虑电池充电情况，1774kW变，
压器正常运行时的负荷率为25%。经过调查SCB10型
负载损耗500kVAP变压器空载损耗k约为20kW。变压器能效因子P0约为4kW，额定电流下1.05×0.052×20）/1774=0.04。
=17×（4+
备功耗的c）线路损耗因子：2%，线路损耗能效因子根据核算，=0.02线路损耗大约为设
。
电源系统PUE能效因子=0.18+0.04+0.02=0.24。
2.6.2空调系统能效因子
根据现有的负荷估算空调系统能效因子。20=2不用自由冷却系统时，107kW（显冷），单台主机可提供冷量为设备总负荷为1774+313+
，设备总负荷约占单台主机可提供冷量的38670.65kW
2102×1.2/3867=0.65）。故一套主机系统就可以满足，对应1台冷冻水泵，1台冷却水泵，1台冷却塔。455冷水主机能效比按6.0计算，此时主机耗电为
90kWkW。冷却塔耗电为60kW，冷却水泵耗电为空调末端按单台显冷量，冷冻水泵耗电为110kW130。
kW，共计20台，单台徐华大型数据基地能耗精细化管理探讨综General
合
耗电按186kW9.3kW考虑（去除加热加湿），共计：冷冻水空调系统耗电为：。9.3×20=901kW空调能效因子为：。
455+60+90+110+186=
901/1774=0.508。
用自由冷却系统时，去掉1台主机，冷冻水系统耗
电为：60+90+110+186=446kW。
空调能效因子为：446/1774=0.25。
全年按自由冷却开启2个月计，则空调能效因子为：（901×10+446×2）/12/1774=0.465。
2.6.3建筑能效因子
由于建筑占比较小，并且变化不大，建筑能效因子按照0.01计算。
2.6.4PUE值
综上，6号楼综合PUE设计计算值为：
2.7加强对非生产用电负荷管理及遗留问题整治
1+0.24+0.465+0.01=1.715
加强建筑用电负荷管理，如采用节能灯具，适时关闭办公区空调、照明和配套附属房的非生产用电等。
3结束语
理与2017PUE优化实践工作方案，年，中原数据基地实施既定的能耗精细化管
节能成效显著，与综合治理前相比每月节省电费稳定在210万元左右，每月继2017续年获得3月底，供电一季度已累计节省电费部门用电力率奖励2.5630万元余万元。左右，至参考文献：
1］吴向阳，赵广超，耿琳莹，等.浅析在通信机房打造高效节能UPS
供电系统的措施［J］.通信电源技术，2017（5）：208-209.
2］尚金成，张立庆.电力节能减排与资源优化配置技术的研究与应
用［J］.电网技术，2007，31（22）：58-63.
3］杨阳，张粒子，王沈征.考虑用电能效的负荷控制优化策略及模型
［J］.电力系统自动化，2012，36（18）：103-108.
4］苏智铭.基站能耗体系模型分析与节能实践［J］.电信技术，2013，
1（2）：57-61.
作者简介：徐华，毕业于郑州大学，工程师，学士，主要从事电源设计、电源技术研究等工作。丆丆丆丆丆邮电设计技术丆丆丆/2019/03
丆81
［［［［（全冷）（丆丆丆
因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容