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案例概述

哈爾濱數(shù)據(jù)中心位于哈爾濱市哈南工業(yè)新城核心區(qū)，規(guī)劃總占地面積86.3萬平方米，總建筑面積約59.6萬平方米，總能力超過10萬個(gè)機(jī)架，為5G、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、人工智能發(fā)展提供基礎(chǔ)資源支撐。哈爾濱數(shù)據(jù)中心是區(qū)域數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要支點(diǎn)，發(fā)揮數(shù)據(jù)中心作為新基建的產(chǎn)業(yè)牽引作用，帶動(dòng)區(qū)域內(nèi)硬件制造、軟件開發(fā)、技術(shù)研發(fā)、信息服務(wù)等數(shù)字經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。是黑龍江省著力打造的“中國(guó)北方大數(shù)據(jù)中心”重要基地，是黑龍江省唯一一家同時(shí)入選工信部《國(guó)家綠色數(shù)據(jù)中心名單》和《國(guó)家新型數(shù)據(jù)中心典型案例名單》“雙名單”的數(shù)據(jù)中心。

哈爾濱數(shù)據(jù)中心在規(guī)劃設(shè)計(jì)、項(xiàng)目建設(shè)、運(yùn)行維護(hù)各個(gè)環(huán)節(jié)，引入綠色建筑、自然冷源、新型空調(diào)末端、余熱回收、能耗管理、智能運(yùn)維等多種數(shù)字化節(jié)能降碳技術(shù)，有效實(shí)現(xiàn)PUE不斷降低，2021年P(guān)UE值降低至1.349。2020年6月，工信部對(duì)哈爾濱數(shù)據(jù)中心開展能效監(jiān)察工作，哈爾濱數(shù)據(jù)中心被評(píng)定為國(guó)家一級(jí)節(jié)能單位。

來源：中國(guó)移動(dòng)通信集團(tuán)黑龍江有限公司

應(yīng)用場(chǎng)景

場(chǎng)景：數(shù)據(jù)中心節(jié)能降碳

水側(cè)自然冷卻技術(shù)應(yīng)用。黑龍江省氣候寒冷，低溫時(shí)間長(zhǎng)，全年平均氣溫低于16℃時(shí)間約6個(gè)月。可以充分利用冷凍水自然冷卻技術(shù)，通過冷卻塔+板換在冬季的時(shí)候換熱供應(yīng)冷凍水。當(dāng)室外濕球溫度低于16℃時(shí)，冷水機(jī)組可部分停止運(yùn)行，當(dāng)室外濕球溫度低于10℃時(shí)，冷水機(jī)組可完全停止運(yùn)行，室外冷卻塔作為冷源，通過板換換熱直接供給末端空調(diào)使用，用自然冷卻技術(shù)降低運(yùn)行成本，相對(duì)于不采用自然冷卻系統(tǒng)，整年節(jié)能50%以上。

高溫冷凍水系統(tǒng)應(yīng)用。空調(diào)系統(tǒng)冷凍水供回水溫度采用15/21℃，由于IT設(shè)備主要發(fā)熱是顯熱，提高冷凍水溫可以減少不必要的除濕負(fù)荷，提高空調(diào)主機(jī)的能效，可以減少冷凍水輸送能耗，相對(duì)傳統(tǒng)水溫的空調(diào)系統(tǒng)，節(jié)省空調(diào)能耗約15%，節(jié)能效果顯著；同時(shí)增加了自然冷源的利用時(shí)間。

新型空調(diào)末端應(yīng)用。采用行間級(jí)的冷水列間空調(diào)，二層全部采用了機(jī)架級(jí)的重力熱管背板空調(diào)，空調(diào)制冷更貼近IT機(jī)柜的熱源核心，就近制冷，冷量按需分配，避免了局部熱點(diǎn)，制冷效率更高；不占用機(jī)位節(jié)省機(jī)房空間的同時(shí)，冷凍水不進(jìn)機(jī)房，進(jìn)一步消除了漏水到下層機(jī)房的安全隱患。

熱通道封閉應(yīng)用。采用了“面對(duì)面、背對(duì)背”冷熱通道的機(jī)柜布置方式，冷熱通道的氣流互相分隔，得到有效管理，避免了氣流短路，提高了機(jī)房系統(tǒng)的制冷效率，溫度場(chǎng)分布均勻；封閉熱通道后，熱池大大減小，空調(diào)回風(fēng)溫度達(dá)到35℃以上，使空調(diào)末端的能效比得到進(jìn)一步提高，更加節(jié)能。

機(jī)房余熱回收技術(shù)應(yīng)用。項(xiàng)目配套建設(shè)了集中余熱回收系統(tǒng)，規(guī)劃為整個(gè)園區(qū)辦公區(qū)域提供冬季采暖熱源，全部采暖熱源由機(jī)房設(shè)備產(chǎn)生余熱供給。通過采用水源熱泵機(jī)組，與空調(diào)系統(tǒng)的冷凍水回水進(jìn)行熱交換，為園區(qū)輔助用房提供采暖和生活熱水，充分利用系統(tǒng)余熱，提高能源綜合利用率。僅一期余熱回收系統(tǒng)就實(shí)現(xiàn)了辦公區(qū)域總建筑面積44336.12㎡的供暖，節(jié)省了巨額的冬季采暖費(fèi)用，等效節(jié)約電量321萬度。哈爾濱數(shù)據(jù)中心也在探索與供暖商合作模式，余熱回收在滿足園區(qū)內(nèi)需求基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，為全社會(huì)碳減排做出貢獻(xiàn)。

高壓直流技術(shù)應(yīng)用。高壓直流供電（HVDC）具有系統(tǒng)功率較高、系統(tǒng)穩(wěn)定性高、可維護(hù)性高、結(jié)構(gòu)熟識(shí)度高的特點(diǎn)。采用高頻軟開關(guān)技術(shù)的HVDC可高達(dá)96%以上效率，比采用晶閘管或IGBT的傳統(tǒng)UPS效率更高，體積更小。節(jié)能休眠技術(shù)可以大大提升輕載下的系統(tǒng)效率，減少機(jī)房初期的運(yùn)行能耗。

應(yīng)用智能小母線取代傳統(tǒng)列頭柜。目前低壓配電部分的密集型母線應(yīng)用已經(jīng)全面開展，對(duì)于高功耗、大電流、遠(yuǎn)距離輸出已經(jīng)成為成熟技術(shù)。經(jīng)過多年使用驗(yàn)證，集成性母線是未來的發(fā)展趨勢(shì)。小母線具有快速部署、現(xiàn)場(chǎng)清晰、維護(hù)點(diǎn)明確、客戶感知度好、更加綠色、環(huán)保、節(jié)能、具有智能配電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的特點(diǎn)。

采用市電+UPS混供技術(shù)，電信設(shè)備由兩路電源供電，兩路電源從低壓供電系統(tǒng)不同的母線段上引接，互為備用。當(dāng)市電源滿足要求時(shí)由市電供電，當(dāng)市電源故障或電源質(zhì)量不滿足要求時(shí)，系統(tǒng)自動(dòng)由不間斷電源系統(tǒng)為負(fù)載供電，降低電源系統(tǒng)損耗。市電供電回路直達(dá)用電設(shè)備，無其他供電環(huán)節(jié)，系統(tǒng)更節(jié)能，有利于降低PUE。目前本項(xiàng)目采用市電主用、不間斷電源系統(tǒng)備用技術(shù)。項(xiàng)目年綜合能源消耗量（tce）比采用2N UPS電源供電方式減少880tce。

采用3D模擬仿真技術(shù)，實(shí)現(xiàn)資源圖形化和可視化，對(duì)機(jī)房、機(jī)架、設(shè)備上下架等進(jìn)行3D模擬仿真，保證界面與數(shù)據(jù)庫(kù)信息的一致。實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)房容量、負(fù)荷能力的形象化、精細(xì)化展現(xiàn)。點(diǎn)擊架構(gòu)中的設(shè)備可跳轉(zhuǎn)至設(shè)備的具體位置。通過CFD仿真及溫度云圖展示，指導(dǎo)優(yōu)化機(jī)房氣流組織，確保運(yùn)行安全并提升機(jī)房溫度，可有效地達(dá)到節(jié)能效果，降低機(jī)房制冷能耗。

智能能耗管理系統(tǒng)應(yīng)用。以B03機(jī)樓的制冷系統(tǒng)為試點(diǎn)，建設(shè)能耗管控系統(tǒng)，搭建分布式邊緣數(shù)據(jù)采集體系對(duì)動(dòng)環(huán)、末端空調(diào)及冷水機(jī)組進(jìn)行分鐘級(jí)粒度的數(shù)據(jù)采集，構(gòu)建機(jī)房熱力學(xué)近似模型及反饋修正模型，輸出智能化調(diào)控策略，通過邊緣算力實(shí)現(xiàn)對(duì)邊緣設(shè)備的控制，現(xiàn)對(duì)空調(diào)末端、制冷設(shè)備的自動(dòng)節(jié)能控制。目前該機(jī)樓PUE運(yùn)行值降低至1.3。

智能運(yùn)維系統(tǒng)應(yīng)用。哈爾濱數(shù)據(jù)中心立足打造超大數(shù)據(jù)中心智能運(yùn)維系統(tǒng)標(biāo)桿，在綠色節(jié)能、智能運(yùn)維等能力進(jìn)行技術(shù)探索，形成自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán)，推動(dòng)數(shù)據(jù)中心的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，促進(jìn)數(shù)據(jù)中心的全面發(fā)展。2021年哈爾濱數(shù)據(jù)中心作為牽頭單位，聯(lián)合地方高校、互聯(lián)網(wǎng)頭部企業(yè)等產(chǎn)學(xué)研合作伙伴，以《基于物聯(lián)網(wǎng)的大數(shù)據(jù)中心智能運(yùn)維管理系統(tǒng)》為研究課題，成功申報(bào)黑龍江省2021年度百千萬工程重大專項(xiàng)。重大專項(xiàng)融合物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、大數(shù)據(jù)、5G、AR/VR等技術(shù)，推動(dòng)智能運(yùn)維系統(tǒng)向智能可視、安全可靠、高效節(jié)能、人機(jī)協(xié)同演進(jìn)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心智能化運(yùn)維水平全面升級(jí)。

清潔能源應(yīng)用。哈爾濱數(shù)據(jù)中心深入貫徹落實(shí)國(guó)家“雙碳”戰(zhàn)略，布局綠色能源試點(diǎn)項(xiàng)目。2022年初，哈爾濱數(shù)據(jù)中心啟動(dòng)數(shù)據(jù)中心園區(qū)光伏發(fā)電項(xiàng)目，充分利用數(shù)據(jù)中心場(chǎng)地資源，采用“自發(fā)自用”方式，利用分布式光伏發(fā)電用于辦公區(qū)部分用電需求。項(xiàng)目投產(chǎn)后，將成為省內(nèi)首例光伏發(fā)電數(shù)據(jù)中心園區(qū)，充分踐行綠色低碳發(fā)展理念。項(xiàng)目在辦公區(qū)的辦公及生活樓宇安裝光伏設(shè)備。充分利用數(shù)據(jù)中心的屋頂及空余停車場(chǎng)資源，最大限度利用建筑受光面。目前，辦公及生活區(qū)年用電量為259萬度，光伏建成投產(chǎn)后預(yù)計(jì)可節(jié)約30%的辦公及生活用電。

案例總結(jié)

綜合運(yùn)用多種節(jié)能技術(shù)大幅提升數(shù)據(jù)中心電能利用效率。數(shù)據(jù)中心采用了自然冷源、新型空調(diào)末端、能耗管控系統(tǒng)等數(shù)字化節(jié)能技術(shù)。自然冷源充分利用高寒地區(qū)全年近6個(gè)月自然冷源資源，年節(jié)約用電量584萬度，節(jié)電約54%。相較使用傳統(tǒng)空調(diào)，新型空調(diào)末端節(jié)能率約為6.3%，年節(jié)約電量695萬度。能耗管控系統(tǒng)以B03機(jī)樓的制冷系統(tǒng)為試點(diǎn)，將用電量由2020年6380萬度降低至20221年6121萬度，年節(jié)約用電量259萬度。

創(chuàng)新余熱回收技術(shù)為社會(huì)節(jié)能減排提供新思路。哈爾濱數(shù)據(jù)中心一期3棟?rùn)C(jī)樓余熱回收，實(shí)現(xiàn)占地面積11萬平方米的供暖，并同時(shí)為辦公區(qū)提供24小時(shí)生活熱水，等效節(jié)約電量321萬度。數(shù)據(jù)中心正探索與供暖商合作，在滿足園區(qū)內(nèi)需求基礎(chǔ)上，進(jìn)一步擴(kuò)大應(yīng)用范圍，為社會(huì)碳減排做出貢獻(xiàn)。