柴油发电机组在数据中心的应用：现状与趋势

喻小涛 叶雄伟 周章强

摘要：介绍了中国IDC发展现状及发展趋势、柴油发电机组在数据中心的应用现状，分析了目前数据中心市场的柴油发电机组厂家，指出了未来柴油发电机组在数据中心的发展趋势。

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.

關键词：数据中心;柴油发电机组;发展趋势

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

中图分类号：TB857+.3                                  文献标识码：A                                  文章编号：1674-957X（2021）23-0213-02

0  引言

近年来，随着客户需求的不断提高，对IDC机房硬件方面的要求也越来越严格。其中，提供高度可靠的电力供应，成为IDC必备条件之一。为做到这一点，IDC通常都由两路或多路市电供电，同时由UPS和柴油发电机组配合，为关键设备提供市电中断时的备用电源。其中UPS依靠备用电池组提供短时断电的后备保证，而较长时间的市电中断，则依靠柴油发电机组来提供电源。随着数据中心在不同垂直行业的应用规模日益扩大，保障用电成为维持数据中心正常运转的关键事项。同时，满足日益严格的环保要求也成为数据中心可持续运营的重要议题。因停电造成的数据中心宕机事故近年来时有发生。据波耐蒙研究所估算，数据中心停电事故平均可使企业每分钟损失5000美元以上。2016年数据中心平均宕机成本约74万美元，较2010年增长37%。2017年5月，英国航空公司数据中心突然发生电力中断，在三天内总计672个航班被取消，致使75000名乘客无法正常出行，损失超过1亿英镑。同年，国内知名社交平台发生外部机房断电事故，致使应用的网页端和移动端大面积瘫痪，用户无法正常访问。停电对倚重数据中心的企业在商业信誉和正常运营上造成的破坏可见一斑。因此，柴油发电机组的选用，对IDC的高可用性及可靠性至关重要。

1  中国IDC发展现状及发展趋势

纵观IDC的发展历史，其发展过程大致可分三个阶段，第一阶段为传统的数据中心，第二阶段为虚拟化的数据中心，第三阶段为云化的数据中心。第三阶段主要是随着云计算、大数据等技术的发展，数据量发生指数级的增长，基于云计算架构的高性能数据中心随之形成以满足客户日益增长的数据资源需求。2012～2017年中国IDC市场规模发展趋势的数据如图1所示。根据科智咨询（IDC圈）的研究，中国的IDC在云计算、大数据等业务的支持下保着稳定的增长。2017年，中国的 IDC 市场总规模为 946.1亿元，同比增长32.4%，增速回落5.4%。中国信息通信研究院联合开放数据中心发布的《数据中心白皮书（2018）》显示，2017年底中国在用数据中心总体数量达到1844个，规划在建数据中心463个。2018年中国IDC市场总规模达到1228亿元，同比增长29.8%。继工信部正式发布5G商用牌照后，5G部署将进一步拓展高流量应用场景，带动全球网络数据激增，数据中心规模及数量未来将出现更高速的增长。按照2014-2018年行业增长态势，预计到2024年我过IDC市场规模将超过2500亿元。中国的IDC市场规模的保持着持续增长的同时，中国的IDC市场也正从从第二阶段过渡到第三阶段。诸如百度、腾讯、阿里巴巴等数据中心企业一方面聚焦于数据的升级，一方面也在不断的寻找工作稳定又具有高效率的数据中心部署方式[1]。因此，对于柴油发电机组作为数据中心的备用电源来说，其市场规模必然随着IDC市场规模高速增长而增长。

2  柴油发电机组在数据中心的应用现状及发展趋势

随着大数据时代的来临，高功率密度设备的大量使用，使得数据中心规模越来越大。作为备用电源的柴油发电机组，容量要求也越来越高，需并联多台大功率柴油发电机组来满足负荷的要求，且机组与负载间距离越来越远。目前数据中心应急备用电源主要有三种方案：①低压方案：400V低压机组，单机/并机，小容量;②低压升高压方案：400V升至 20kV，低压机组，升压变压器，高压柜，大容量;③高压方案：10 kV高压机组，单机/并机，大容量[2-4]。

随着负载容量和供电距离的不断增加，采用传统的多台低压柴油发电机组并联运行暴露出诸多运行缺陷和传输缺陷。为更加安全、可靠地运行，高压柴油发电机组正逐渐受到更多数据中心建设者和运营者的青睐。在选择备用柴油发电机组的电压等级时，需考虑发电机系统及其配电系统的经济性、主母线的额定电流和短路电流、线路输送压降及损耗等因素。高压与低压柴油发电机组的差异性主要体现在接入方式、容量及并机、输送距离、非线性负载对机组的影响等多个方面[5]。

目前，数据中心逐渐向模块化数据中心、集装箱式数据中心发展。相对于传统数据中心，模块化数据中心具有高可靠性标准模块、分期快速部署、大大缩短建设周期等优势。室外高压集装箱型柴油发电机组具有防雨、低噪音、便于快速移动、能缩短建设周期等特点。基于数据中心的发展及供电要求，由此可预见，室外高压集装箱型柴油发电机组将成为数据中心备用电源主要发展方向。

3  数据中心市场的柴油发电机组厂家分析

我国数据中心用柴油发电机组行业生产企业数量较多，包括许多知名国际品牌，如CAT、CUMMINS、KOHLER等，以及国内品牌，如泰豪、上海科泰、广州威能、天津博威等。下面从以下三个方面对数据中心市场的主要竞争对手情况进行分析：

3.1 产品性能指标（表1）

从表1产品性能指标对比可以看出，国内外产品性能参数差异化正逐渐缩小，如何进一步提高自身产品性能，降低产品生产成本，从而抢占更多的市场份额，將成为每个企业发展的关键。

3.2 市场占有率

对于国际品牌柴油发电机组生产企业来说，品牌影响力及产品的高可靠性是其在数据中心行业的优势方面。但其劣势在于产品采购成本高、配套性差、货期长、服务响应慢。对于数据中心行业市场，2015年之前在金融、电信、制造、能源、交通、政府等行业客户的大型数据中心均是以整机进口设备为主导，国内OEM厂家基本无进入资格或市场份额极低。以华为数据中心和阿里云为例，市场份额基本被CAT、CUMMINS占有。早期我国通信用柴油发电机组国内市场市场份额也基本被CUMMINS占有。

近年来，随着中美贸易战机遇，全球的经济发展所需不断的新建和升级数据中心以及国内OEM厂家技术能力的提高，电信、制造、能源、交通、政府等行业客户也拥有了更多的选择性，国内更多的OEM厂家也逐渐进入数据中心市场。以我国通信用柴油发电机组国内市场为例，2019年中国移动集采通信用柴油发电机组市场份额占有比例如图2所示。从图2可以看出，我国通信用柴油发电机组国内市场份额已经被国内产品占有。

3.3 产品价格

在国内外产品竞争方面，由于我国数据中心用柴油发电机组行业已经进入快速发展阶段，已能够比较好地满足用户的实际需要，而在价格上国内数据中心用柴油发电机组产品比国外低，这使我国数据中心用柴油发电机组在市场竞争中比进口产品具有明显的价格优势。此外，服务响应快、交付期短、订制化设计等优势，使我国数据中心用柴油发电机组在市场竞争中比进口产品更受用户青睐。总体来说，我国数据中心用柴油发电机组行业市场现有企业之间竞争性大，现阶段主要是价格和品牌的竞争。

4  结语

随着国家的大数据发展，包括政府、制造、能源、交通等行业的数据中心备用电源需求量会越来越多，大部分数据中心受空间、环境、当地法律法规的影响对柴油发电机组的噪声要求也越来越高，许多数据中心招标时一般会明确噪声要求，噪声不合格将不予验收。目前，数据中心趋势逐渐向绿色数据中心发展，低噪声、低能耗数据中心用集装箱机组成为行业趋势。而我国数据中心用柴油发电机组行业市场现有企业的产品多数仅靠经验设计，对于柴油发电机组的噪声分布、降噪措施及效果、机组温度场分布和热量散发的研究与计算基本处于空白。因此，研发满足数据中心设计要求的节能、环保、高可靠性柴油发电机组，突破行业技术发展瓶颈，提高产品的竞争优势，成为数据中心用柴油发电机组发展的趋势所在。

参考文献：

[1]肖品辉.简析互联网数据中心的发展趋势[J].电信快报，2018（8）：37-39.

[2]张明智.集装箱式数据中心柴油发电机组的选择[J].电子技术与软件工程，2016（4）：224.

[3]郭利群.数据中心设计中柴油发电机组的选择[J].智能建筑电气技术，2014（4）：50-54.

[4]惠成洲.浅析10kV高压柴油发电机组在数据中心的应用及运维[J].数字通信世界，2017（10）：141-142.

[5]熊振华.10kV高压油机作为备用电源在数据中心中的应用[J].通信电源技术，2019，36（1）：223-225.