2021年11月25日在上海隆重召开“2021数据中心科技成果奖”颁奖仪式,对获奖单位和个人进行表彰。
青岛特锐德电气股份有限公司申报的“数据中心预制式模块化变电站技术”荣获二等奖。
数据中心科技成果奖 | 二等奖
获奖技术:
数据中心预制式模块化变电站技术
获奖单位:
青岛特锐德电气股份有限公司
主要完成人:
周君、孙福鹏、王嫔、曹石磊、李琦
科技成果介绍
一、技术研发背景
随着数据中心园区规模的不断扩大,大型以及超大型的数据中心数量急剧增多,越来越多的数据中心开始自建110kV甚至220kV变电站作为稳定的市电供应点;但数据中心业主对以供电公司为主导的市政变电站规划、建设、运营掌控力不足,建设模式多为常规的土建变电站即采用钢筋混凝土现浇体系湿作业,与数据中心追求的模块化、预制化、快速交付、注重绿色节能环保等存在差距。
传统土建模式过去对城乡建设快速发展贡献很大,但对于当前绿色数据中心的建设弊端亦十分突出。根据中国建筑节能协会公布的数据,全国建筑全过程碳排放总量占全国碳排放总量比重超半数,施工现场材料、能源、设备和人力的消耗等方面的二氧化碳排放是施工碳排的不可避免的主要来源。
传统土建变电站建设周期长,需要经过市政规划用地和土建报审以及供电局审批变电站多重报审手续,110kV及以上等级变电站交付时间是以年为单位进行报审规划和建设交付的,无法匹配预制化、模块化数据中心机房以月为单位的快速部署要求。
常规站设计、土建、设备、安装工序交叉,流程繁琐,变电站占地面积大、站址选取要求高,进一步增加数据中心选址难度等问题日益突出。
二、高度预制模式,低碳增能供电
特锐德针对数据中心变电站交付难题,对箱式电力设备进行迭代升级,结合“标准化设计、工厂化加工、装配式建设”的理念,将变电站一次、二次系统设备在工厂内安装调试好装入预制舱体内,将变电站划分为包含高压预制舱模块、中压预制舱模块、二次设备预制舱模块等预制舱的标准模块,实现系统集成化、生产工厂化、装配模块化、施工简单化的“四化”变电站建设,结合并行设计和施工管理,减少了土建工作、缩短施工周期、提高工程建设效率、节约整站投资规模,十分契合数据中心对于外部供电设备低碳节能、建设速度快、占地面积小、产品制造质量优、厂区内灵活布局等需求。图1为绿色数据中心模块化预制舱式变电站效果图。
科技成果优势
特锐德针对数据中心行业,应用六大核心技术,将预制舱体代替高碳排放、建站流程复杂的土建变电站,实现变电站“由建到买”建站模式的升级;同时解决了大型、超大型数据中心供电难、变电站建设周期长、成本高的难题,助力数据中心行业低碳、节能发展:
1、低碳建设:建设过程从原湿法施工转化为模块间的拼接,极大减少污染源、减少运输以及现场人员的碳足迹,实现了低碳建站、数据中心变电站“零碳”建设;
2、助力增能低碳:充分利用预制舱体顶部空间、朝阳幕墙、空余剩地等处引入光伏发电与储能系统,契合日间发电与峰谷时段,有效调节白天高峰期间电网均衡发电属性和节能收益长期稳定,提供零碳排清洁电力,降低客户用能成本,利于客户用能碳中和。
3、运维数字化:利用能源管理云平台,对于变电站厂区内光伏、储能、汽车充放电等进行综合监控,实时采集多种能源设备运行工况,及时获知异常信息,用能精细化管理,以此实现就地消纳和余电上网的总量平衡跟踪。通过智能运维云平台对于数据中心园区内变电站站内设备进行智能运维,实现提前预判故障,主动维修,做出智能辅助决策,相比人工运维来说能够缩短响应时间,提升变电侧运维效率,降低人力成本的同时,减少碳足迹,实现绿色运维。
3、设计标准化:模块设计标准化,模块就位、拼接、防水处理简单,降低对现场施工工艺的要求,减少数据中心业主对于外电工程的接口与交叉,大大减少了施工现场的包括材料、能源、设备和人力的碳排放。
4、功能复用化:以电气设备集成为核心功能模块单元,大大减少现场施工工作量,减少人力劳力成本的投入,用功能模块化组合设计,采用新型模块分切方案,新型吊装技术,新型定位拼接技术,通过不同功能模块间的排列组合,在现场的施工环节上完全遵循“零叠装、零涂刷、少焊接、少湿作业、无扬尘”的建造要求,减少污染源、减低碳排放,实现节约水资源和保护变电站周围的生态环境的愿景。
5、预制模块化:创新模块化组合技术,以电气设备集成为核心,各模块深度预制,减少舱体分段数量,最大化减少现场工作量,提高变电站建设效率,同时彻底预制舱超限运输问题,降低运输难度,减少运输过程中的碳排放。
6、施工拼装化:实现基于数据中心预制式模块化变电站技术的新一代工程施工方案,预制线缆、预制道路、围墙、电缆沟,体验快捷式交钥匙工程。
实际使用情况
该数据中心项目预制式模块化变电站,通过双层立体的一字型布局,占地面积约1200平方米,解决了土建变电站建站面积受限难题;通过工厂化预制和现场土建施工并行、就近生产运输、极简安装,签订合同后2个月即完成变电站的材料下单和设备生产,1个月的时间进行运输和现场拼装,提高了工程建设效率,助力数据中心的快速部署,做到提早交付;
模块化预制舱式变电站赋能数据中心、云计算产业,以“深度预制+低碳环保+智能管理”为理念,实现了数据中心园区内市政供电变配电和微网发电集约一体化建设。采用装配式建设,摒弃传统的现场“湿法”施工,保护了变电站周围的生态环境,低碳环保、环境友好,符合碳达峰碳中和的国家战略。园区将在二期实施屋顶光伏约3MW的发电规模用于数据中心微网供电,该清洁光伏能源系统直接接入预制变电站和相关电力监控系统,
在疫情因素的制约下,特锐德也仅花费3个多月时间快速完成了园区内110kV变电站的生产和安装调试,满足用户供电需求,解决用户占地紧张的难点、痛点,该变电站的建成为数据中心园区提供可靠的电力供应,为常熟高新技术产业开发区数字经济的发展保驾护航。
此项目是中国移动西部最大的数据中心,对带动成都市信息服务产业的发展,推进其实现“两个加快”的目标,打造其“一枢纽、三中心、四基地”战略和“3115”全域发展战略都具有巨大意义。同时,它的建成对助力成都产业倍增、提升全川以及西部信息化水平具有重大作用。
数据中心内IDC机房单体建筑面积18878㎡(机房区16958㎡+制冷站1920㎡),每座机房装2700个机架,整个数据中心可提供约1.89万个机架的服务能力。
该项目供电侧采用数据中心预制式模块化变电站为数据中心的安全稳定运行进行全面保驾护航,站区内设备实现工厂预制化,依托于工厂内良好的生产环境,先进的生产工艺,完备的质量保障体系,保证了现场验收投运的顺利。为数据中心的供电可靠性提供保障,舱体外观采用极具成都特色的精美喷绘方案,环境友好、和谐美观。借助于精致产品与全场景全生命周期服务等优势,助力IDC行业腾飞。
兰州新区项目依托新区政策优势,拟三年内打造具有区域影响力的大数据、云计算、人工智能产业示范型云计算产业园。但随着该区域经济不断发展,当地电网已经不能满足该地区激增的用电负荷需求。为云计算产业园建设一座变电站迫在眉睫,但是该项目面临工期紧张、施工地环境复杂等问题,传统变电站无法有效解决。
采用数据中心预制式模块化变电站,因其快、小、精、省、活等优势,实现了变电站的快速建设,为当地电网缓解供电压力,此外还解决了占地、工期、投资、环评等诸多难题。此项目特锐德采用EPC管理模式,设计、设备、施工同时进行,不到100天的建设周期,110kV变电站及4台主变压器均已完成安装调试,数据中心两万多台服务器全部供电正常。兰州新区人工智能云计算产业基地的建设符合兰州新区培育企业、提升产业、扩大就业、涵养税源的整体发展目标,为兰州新区经济和社会全面腾飞增添新动力。
关于申报单位
青岛特锐德电气股份有限公司
特锐德2004年创立,2009年上市,并为创业板第一股,股票代码:300001。拥有子公司超过150家、资产150亿、集团销售规模105亿,市值超400亿,员工6000人,拥有川开电气等6大生产基地。
集团主要从事高端箱式电力设备制造、汽车充电生态网、新能源微网三大领域。
特锐德是中国电力产品技术标准参与者和制定者、中国规模最大的箱式电力设备研发生产基地。
高铁远动箱变、110kV模块化智能变电站、35/110kV车载变、220kV箱式升压站等多款产品被鉴定为“产品国际首创、技术水平世界领先”;
首创多站合一的预装式智慧能源站,将变电、配电、充电、放电、储能、光伏、数据中心、5G一体化深度融合,成为交直流混网的创新综合能源系统。
特锐德集团在全球拥有10大国际领先水平的研发中心,研发专利和专有技术1200多项,建立了1100多人的行业顶尖的技术研发团队;作为中国箱变产业领军者,其技术和市场比肩西门子、ABB、施耐德,是工信部第一批制造业单项冠军培育企业。