《数据中心+能源站融合方案研发项目研发报告-YWL》

—《数据中心+能源站融合方案研发》立项报告编制人：杨文龙立项时间：2020年04月30日数据中心承载数字经济的未来，系统运转耗电量大，产热多，余热利用是个值得研究的课题Ø数据中心受互联网、大数据时代的影响，近十年来的发展如雨后春笋，每年保持30%以上的增长速度，钟景华先生在一次讲演中提到“目前没有任何一个行业能够像数据中心这样保持如此高的增长速度”。

自2020年3月4日，中共中央政治局常务委员会召开会议，会议强调快速发展新型基础设施建设，主要包含 5G 基建、特高压、城际高速铁路和城际轨道交通、新能源汽车充电桩、大数据中心、人工智能、工业互联网等7大领域。

这意味着未来十年甚至更长时间，数据中心作为信息源的唯一承载体，将会陆续加大一二线城市布局，承载数字经济的未来。

温度：15/21ºC 温度：31/36ºC温度：21/32ºC IT 供电空调 供电自然冷却Ø数据中心在北上广深等一线城市需求旺盛，但由于其是能耗大户（主要是电力），受到电力资源和碳排放指标的限制，在一线城市较难批复，因此在向沿海等经济发达地区和重点二线城市发展。

为促进中国数据中心合理布局和健康发展，工信部、国家发改委、国土资源部、电监会、国家能源局等五部委联合发布《关于数据中心建设布局的指导意见》(以下简称《指导意见》)，提出以市场为导向，以资源节约和提高效率为着力点，逐渐形成技术先进、结构合理、协调发展的数据中心新格局。

Ø数据中心技术特点主要是，IT设备每年的365天，每天24小时不间断运行，所需供电量较大。

此期间IT设备会产生较大热量，电子设备在信息处理过程中，只有不到1%的电做功消耗，其余99%的电力消耗都转化为热量最终都排到大气环境中了。

一方面如此大量的热就这样浪费掉了，另一方面又造成了温室效应，如何把这样大量的热进行余热利用，创造经济效益的同时解决环保问题，是非常值得研究的课题。

“稳定优质、价格低廉的优质热源”是投资建设区域能源实现良好收益率的最核心问题Ø智慧能源是区域能源与互联网行业发生碰撞后产生的新型产物，其主要包括区域供冷，区域供热，区域供电以及解决区域能源需求的能源系统等，运用冷热回收、蓄能、热平衡、智能控制等新技术，达到能源的循环往复利用的系统，也是未来城市中不可或缺的基础设施。

Ø2016年2月《关于推进”互联网+”智慧能源发展的指导意见》颁布以来，智慧能源引发了市场持续关注。

该文件为产业未来10年的发展指明了方向，可谓是智慧能源的第一个十年计划。

智慧能源已被明确写入”十三五”规划纲要中，经过探索期后，将在”十三五”后半期迎来爆发的春天。

Ø能源站综合来说是将廉价或是废弃的能源作为输入源，利用对周围能源整合与利用能力，为城市区域赋能。

系统特点是面向终端用户提供冷、热、电等多种用能需求，因地制宜、统筹开发，利用传统能源和新能源完成能源生产、输配、使用和排放，实现多能协同供应和能源综合梯级利用。

Ø区域能源作为保障民生工程一直受到重视，但区域能源站的建设和供能受城市开发节奏制约，投资大、建设周期长、投前要求区域资源禀赋较高。

****区域能源项目多采用污水源热泵技术，该技术受限于污水厂的规划建设、污水量、冬季污水水温等因素，例如徐州地区采用污水源热泵技术由于冬季水温低，冬季最冷的15天保障供热，必须增加电极锅炉/燃气锅炉等热源作为补充，增加了投资建设成本、且设备利用率低。

Ø如何避免资金沉淀、实现良好的经济性是投资建设难点，解决这一难点的最有力措施就是寻找“稳定优质、价格低廉的优质热源”，降低能源成本，实现在接口费、供能费不变的前提下实现长期的收益。

输出产品内燃机逆变器热泵余热利用机耦合技术手段输入资源电冷热服务对象建筑园区区域数据中心+能源站技术融合是发展趋势Ø随着移动互联网、云计算和大数据业务的迅猛发展，全球数据中心的建设步伐正在加快，目前数据中心规模在向着大型化演进，数据中心作为数据信息的唯一载体，受到城市能源资源紧缺和数据中心能耗指标审批收缩的制约不断攀升，二者如何均衡已被国家提上重要日程。

Ø数据中心和能源站作为城市稳定的高能耗载体，数据中心在电子信息处理过程中有大量的热量产生而不能获得二次利用，同时区域能源苦于寻找稳定、优质、低廉的热源解决供能问题，那么二者的需求非常匹配，对于二者技术融合的研究非常必要而且紧迫，这也是时代发展、技术进步的必然选择。

系统融合价值本研究在公司内要解决的痛点问题：Ø数据中心暖通系统当与能源站系统进行深入系统融合时，采用何种系统架构与介质进行制冷、制热，并同时满足数据中心安全性和不降低能源站供能能力；Ø在系统融合后如何降低能源站对外部落地条件的投拓依赖，并解决站内设备过渡季闲置与能源利用率低的问题；Ø数据中心对于安全性要求极高，对于可维护性也有一定要求，在此融合过程中需要满足电气与暖通系统各自最高安全性等级要求，确保用户接受度；Ø解决电气系统融合共用性问题，需要在不降低的各自安全要求的前提下实现设备共用，降低电力投资成本；Ø寻找到融合架构在不同地区最为适用的技术架构以及运行策略。

02 项目综述数据中心事业部项目经理杨文龙团队成员冯轲项目计划技术融合方案研发：项目研究内容：数据中心+能源站，暖通系统与电气系统架构融合方案，即通过两种不同功能业态的技术组合，在满足各自规范标准的前提下，达到各自取长补短，优化城市能源格局，同时满足节能降费的设计目标。

研发成果：一套华东地区数据中心+能源站整体系统融合架构图、一组系统融合设备选型方案、一套最优的运行控制逻辑算法。

验收指标：项目验收指标满足GB50462-2015国家验收标准，安全性指标不低于99.98%。

2020.062020.05收集数据、制定指标2020.03方案研发验证完善2020.102020.122020.04本项目要实现的目标：Ø将数据中心+能源站系统融合方案打造成为：在不同地域、不同条件、不同环境下的多个系统架构模型模拟，以及最优运行策略搭建，整理出一套最优方案与控制逻辑。

Ø实现数据中心与能源站系统融合的基础上，综合降低系统初投资造价8%以上，并满足各项功能性指标。

Ø确保不降低数据中心电气系统与暖通系统安全系数，争取系统安全性有一定比例提升。

Ø实现系统融合方案与城市传统能源供能方案的碳排放指标下降10%以上，争取达到可为城市平衡区域能源供给与能源复用的作用。

项目名称数据中心+能源站融合方案研发研发模式自主+委外研发研发投入合约预算142.00零星采购 1.00行政费用5人工费用32费用总计18003 项目战略一致性数据中心和区域供冷供热业务是智慧能源两个重要业务板块，****作为城市运营商体系中的智慧能源服务运营商角色，需要在智慧城市的开发过程中融入城市功能。

通过选用成熟的技术路线，整合公司内部各业务线条，融合系统方案架构，达到既满足内部各业务线条，又有相互依托作用，使其更具可用性，加速能源规划落地。

数据中心+能源站两个业务板块的系统融合互补性很高，融合后即可以为城市能源供给提供强有力的功能性支撑，又可以为城市节能减排提供优质的技术方案，还可以在项目后续运营期间通过能源的复用大大降低运维成本，结合优质的运营策略，大大节省人员成本投入等等，可达到精细化运维的目标。

数据中心于能源站是城市重要的建筑功能体，传统IDC与能源站对地方条件禀赋有一定要求，对能源站配给也会带来一定挑战性；能源站作为城市市政工程，通过两者互补性结合，可以大大降低投拓难度，对政府降低综合能耗也更有吸引力。

数据中心+能源站技术融合方案研发，遵循了****坚持科学至上，知行合一的理念，设计出适合各类型的架构模式，去适应不同的投拓环境，提升可落地性。

该项目符合国家对于节能减排的需求，将体现****作为央企，对于国家节能战略的责任担当。

能源循环梯次利用降低IDC投资与运行成本04 项目可行性——融合后投资与运维成本显著下降融合前 2.2 1.570.660.25融合后1.91.090.410.18占地面积费(㎡）设备总投资(亿）运营费用(亿）安装费用(亿）2.21.570.660.251.91.090.410.1800.511.522.5融合前后造价清单比对Ø此类技术融合方式经过初步考察尚没有此类案例，不过目前国内外尚有少数利用数据中心余热进行回收的案例，但并没有完全进行系统融合，实现设备共用能源复合利用的案例，主要原因是数据中心对于安全性的要求高以及两种系统复杂度高，融合难度大造成。

Ø因此本次研究过程预通过拟定假设输入性技术条件，模拟外部环境条件等，通过数据横向与纵向综合性比对分析，论证研究方向，确定后续技术架构。

Ø通过融合前后对比数据分析（技术分析详见本申请材料最后）得出，在提高了两个系统的安全性与可靠性的前提下，整体项目投资由原来1.57亿降低到了1.09亿，运营费用由原来0.66亿元降低到了0.42亿元。

降低了投资成本约0.48亿元，年均减少运行成本约0.15亿元。

序号事项融合前融合后（蓄冰）融合后（蓄水）融合前（电气）融合后（电气）1 设备初投资 1.57亿元 1.46亿元 1.09亿元 1.35亿元1.29亿元2 年总运行费用6651万元5998万元4116万元__3 建筑面积2800㎡1700㎡1900㎡__4 系统安全性_↑↑_↑5系统接入性_↑↑_↑04 项目可行性——融合后安全性与接入性提升显著Ø通过融合方案数据比对分析可以发现，融合后各系统性能均有显著提高，尤其是在电气与暖通系统安全性提升上，已超过了国家A级标准并满足了Uptime Tier Ⅳ 国际最高标准，实现了能源站与数据中心全系统同时在线维护的要求。

Ø对于能源站系统接入性也有很大提升。

从对比表可以发现，融合后能源站与数据中心电、水、人以及能源效率有了很大提升，而且能源站可以在春秋冬季提供廉价的冷源，一年四季提供廉价的热源。

99.9987%99.5000%99.8500%99.7829%99.9850%97.0000%98.5000%98.4950%99.99985%99.99500%99.98700%99.99395%95.5000%96.0000%96.5000%97.0000%97.5000%98.0000%98.5000%99.0000%99.5000%100.0000%100.5000%供配电安全系数供水安全系数设备可维护系数系统综合安全系数融合前后各类安全性指标比对融合前IDC融合前能源站融合后水方案融合前47%34%10%50%10%融合后78%61%25%70%20%电力使用效率市政给水使…能源复用率人员复用率能源站接入…0%20%40%60%80%100%坐标轴标题融合前后复用率比对融合前热1001010融合前冷1010100融合后热11.51511.511.5融合后热 融合前冷25102530春季冷热夏季冷热秋季冷热冬季冷热05101520253035坐标轴标题能源站融合前后接入性比对04 项目可行性——融合方案关键指标Ø通过各类数据比较，此类型融合性方案主要涉及到的关键性指标有：电力峰谷差、储能容器用地面积、区域可接入条件等，在比较过程中发现这个指标对于落地融合方案影响较大，其中电力的峰谷差值大小最为关键，当电价差小于0.395元时项目融合方案便开始无法盈利；当电价差0.52元时储能小于1.5万立方，便不利于案例投拓，需要增加外部条件进行平衡；如果电差、面积两个条件均不理想，也可以通过寻找更多接入性条件增大投拓落地可行性，后续需要一事一议综进评判。