柴油發電機組在數據中心的應用：現狀與趨勢

喻小濤 葉雄偉 周章強

摘要：介紹了中國IDC發展現狀及發展趨勢、柴油發電機組在數據中心的應用現狀，分析了目前數據中心市場的柴油發電機組廠家，指出了未來柴油發電機組在數據中心的發展趨勢。

Abstract： Introduced the development status and development trend of IDC in China， the application status of diesel generator sets in data centers， analyzed the current diesel generator set manufacturers in the data center market， and pointed out the future development trend of diesel generator sets in data centers.

關鍵詞：數據中心;柴油發電機組;發展趨勢

Key words： data center;diesel generator set;development trend

中圖分類號：TB857+.3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2021）23-0213-02

0? 引言

近年來，隨著客戶需求的不斷提高，對IDC機房硬件方面的要求也越來越嚴格。其中，提供高度可靠的電力供應，成為IDC必備條件之一。為做到這一點，IDC通常都由兩路或多路市電供電，同時由UPS和柴油發電機組配合，為關鍵設備提供市電中斷時的備用電源。其中UPS依靠備用電池組提供短時斷電的后備保證，而較長時間的市電中斷，則依靠柴油發電機組來提供電源。隨著數據中心在不同垂直行業的應用規模日益擴大，保障用電成為維持數據中心正常運轉的關鍵事項。同時，滿足日益嚴格的環保要求也成為數據中心可持續運營的重要議題。因停電造成的數據中心宕機事故近年來時有發生。據波耐蒙研究所估算，數據中心停電事故平均可使企業每分鐘損失5000美元以上。2016年數據中心平均宕機成本約74萬美元，較2010年增長37%。2017年5月，英國航空公司數據中心突然發生電力中斷，在三天內總計672個航班被取消，致使75000名乘客無法正常出行，損失超過1億英鎊。同年，國內知名社交平臺發生外部機房斷電事故，致使應用的網頁端和移動端大面積癱瘓，用戶無法正常訪問。停電對倚重數據中心的企業在商業信譽和正常運營上造成的破壞可見一斑。因此，柴油發電機組的選用，對IDC的高可用性及可靠性至關重要。

1? 中國IDC發展現狀及發展趨勢

縱觀IDC的發展歷史，其發展過程大致可分三個階段，第一階段為傳統的數據中心，第二階段為虛擬化的數據中心，第三階段為云化的數據中心。第三階段主要是隨著云計算、大數據等技術的發展，數據量發生指數級的增長，基于云計算架構的高性能數據中心隨之形成以滿足客戶日益增長的數據資源需求。2012～2017年中國IDC市場規模發展趨勢的數據如圖1所示。根據科智咨詢（IDC圈）的研究，中國的IDC在云計算、大數據等業務的支持下保著穩定的增長。2017年，中國的 IDC 市場總規模為 946.1億元，同比增長32.4%，增速回落5.4%。中國信息通信研究院聯合開放數據中心發布的《數據中心白皮書（2018）》顯示，2017年底中國在用數據中心總體數量達到1844個，規劃在建數據中心463個。2018年中國IDC市場總規模達到1228億元，同比增長29.8%。繼工信部正式發布5G商用牌照后，5G部署將進一步拓展高流量應用場景，帶動全球網絡數據激增，數據中心規模及數量未來將出現更高速的增長。按照2014-2018年行業增長態勢，預計到2024年我過IDC市場規模將超過2500億元。中國的IDC市場規模的保持著持續增長的同時，中國的IDC市場也正從從第二階段過渡到第三階段。諸如百度、騰訊、阿里巴巴等數據中心企業一方面聚焦于數據的升級，一方面也在不斷的尋找工作穩定又具有高效率的數據中心部署方式[1]。因此，對于柴油發電機組作為數據中心的備用電源來說，其市場規模必然隨著IDC市場規模高速增長而增長。

2? 柴油發電機組在數據中心的應用現狀及發展趨勢

隨著大數據時代的來臨，高功率密度設備的大量使用，使得數據中心規模越來越大。作為備用電源的柴油發電機組，容量要求也越來越高，需并聯多臺大功率柴油發電機組來滿足負荷的要求，且機組與負載間距離越來越遠。目前數據中心應急備用電源主要有三種方案：①低壓方案：400V低壓機組，單機/并機，小容量;②低壓升高壓方案：400V升至 20kV，低壓機組，升壓變壓器，高壓柜，大容量;③高壓方案：10 kV高壓機組，單機/并機，大容量[2-4]。

隨著負載容量和供電距離的不斷增加，采用傳統的多臺低壓柴油發電機組并聯運行暴露出諸多運行缺陷和傳輸缺陷。為更加安全、可靠地運行，高壓柴油發電機組正逐漸受到更多數據中心建設者和運營者的青睞。在選擇備用柴油發電機組的電壓等級時，需考慮發電機系統及其配電系統的經濟性、主母線的額定電流和短路電流、線路輸送壓降及損耗等因素。高壓與低壓柴油發電機組的差異性主要體現在接入方式、容量及并機、輸送距離、非線性負載對機組的影響等多個方面[5]。

目前，數據中心逐漸向模塊化數據中心、集裝箱式數據中心發展。相對于傳統數據中心，模塊化數據中心具有高可靠性標準模塊、分期快速部署、大大縮短建設周期等優勢。室外高壓集裝箱型柴油發電機組具有防雨、低噪音、便于快速移動、能縮短建設周期等特點。基于數據中心的發展及供電要求，由此可預見，室外高壓集裝箱型柴油發電機組將成為數據中心備用電源主要發展方向。

3? 數據中心市場的柴油發電機組廠家分析

我國數據中心用柴油發電機組行業生產企業數量較多，包括許多知名國際品牌，如CAT、CUMMINS、KOHLER等，以及國內品牌，如泰豪、上海科泰、廣州威能、天津博威等。下面從以下三個方面對數據中心市場的主要競爭對手情況進行分析：

3.1 產品性能指標（表1）

從表1產品性能指標對比可以看出，國內外產品性能參數差異化正逐漸縮小，如何進一步提高自身產品性能，降低產品生產成本，從而搶占更多的市場份額，將成為每個企業發展的關鍵。

3.2 市場占有率

對于國際品牌柴油發電機組生產企業來說，品牌影響力及產品的高可靠性是其在數據中心行業的優勢方面。但其劣勢在于產品采購成本高、配套性差、貨期長、服務響應慢。對于數據中心行業市場，2015年之前在金融、電信、制造、能源、交通、政府等行業客戶的大型數據中心均是以整機進口設備為主導，國內OEM廠家基本無進入資格或市場份額極低。以華為數據中心和阿里云為例，市場份額基本被CAT、CUMMINS占有。早期我國通信用柴油發電機組國內市場市場份額也基本被CUMMINS占有。

近年來，隨著中美貿易戰機遇，全球的經濟發展所需不斷的新建和升級數據中心以及國內OEM廠家技術能力的提高，電信、制造、能源、交通、政府等行業客戶也擁有了更多的選擇性，國內更多的OEM廠家也逐漸進入數據中心市場。以我國通信用柴油發電機組國內市場為例，2019年中國移動集采通信用柴油發電機組市場份額占有比例如圖2所示。從圖2可以看出，我國通信用柴油發電機組國內市場份額已經被國內產品占有。

3.3 產品價格

在國內外產品競爭方面，由于我國數據中心用柴油發電機組行業已經進入快速發展階段，已能夠比較好地滿足用戶的實際需要，而在價格上國內數據中心用柴油發電機組產品比國外低，這使我國數據中心用柴油發電機組在市場競爭中比進口產品具有明顯的價格優勢。此外，服務響應快、交付期短、訂制化設計等優勢，使我國數據中心用柴油發電機組在市場競爭中比進口產品更受用戶青睞。總體來說，我國數據中心用柴油發電機組行業市場現有企業之間競爭性大，現階段主要是價格和品牌的競爭。

4? 結語

隨著國家的大數據發展，包括政府、制造、能源、交通等行業的數據中心備用電源需求量會越來越多，大部分數據中心受空間、環境、當地法律法規的影響對柴油發電機組的噪聲要求也越來越高，許多數據中心招標時一般會明確噪聲要求，噪聲不合格將不予驗收。目前，數據中心趨勢逐漸向綠色數據中心發展，低噪聲、低能耗數據中心用集裝箱機組成為行業趨勢。而我國數據中心用柴油發電機組行業市場現有企業的產品多數僅靠經驗設計，對于柴油發電機組的噪聲分布、降噪措施及效果、機組溫度場分布和熱量散發的研究與計算基本處于空白。因此，研發滿足數據中心設計要求的節能、環保、高可靠性柴油發電機組，突破行業技術發展瓶頸，提高產品的競爭優勢，成為數據中心用柴油發電機組發展的趨勢所在。

參考文獻：

[1]肖品輝.簡析互聯網數據中心的發展趨勢[J].電信快報，2018（8）：37-39.

[2]張明智.集裝箱式數據中心柴油發電機組的選擇[J].電子技術與軟件工程，2016（4）：224.

[3]郭利群.數據中心設計中柴油發電機組的選擇[J].智能建筑電氣技術，2014（4）：50-54.

[4]惠成洲.淺析10kV高壓柴油發電機組在數據中心的應用及運維[J].數字通信世界，2017（10）：141-142.

[5]熊振華.10kV高壓油機作為備用電源在數據中心中的應用[J].通信電源技術，2019，36（1）：223-225.