目前，中國(guó)絕大多數(shù)的數(shù)據(jù)中心都是通過(guò)向當(dāng)?shù)毓秒娋W(wǎng)采購(gòu)電而運(yùn)行的。未來(lái)的數(shù)據(jù)中心，在很多場(chǎng)景下，可能是分布式電源和當(dāng)?shù)毓秒娋W(wǎng)結(jié)合的方式運(yùn)行。因此，在本文中，將闡述數(shù)據(jù)中心和當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)的核心關(guān)系。

數(shù)據(jù)中心和公用電網(wǎng)的主要界面是變電站。

變電站是數(shù)據(jù)中心與公用電網(wǎng)的“臍帶”。數(shù)據(jù)中心與電網(wǎng)的核心是可用性、可靠性和經(jīng)濟(jì)性的問(wèn)題關(guān)系。通俗地說(shuō)，是關(guān)于夠不夠用、停不停、多少錢(qián)的問(wèn)題。實(shí)際上，數(shù)據(jù)中心也是一種服務(wù)，既然是服務(wù)，必然涉及到成本問(wèn)題。在電力成本這方面的支出占據(jù)了數(shù)據(jù)中心總體成本中比較重要的一個(gè)比例。站在數(shù)據(jù)中心用戶(hù)者的角度來(lái)看，所關(guān)心的話(huà)題主要有以下內(nèi)容：

1、容量規(guī)劃：容量規(guī)劃是個(gè)很大的概念，包含的范圍也很大。在這里，特指的是電力容量規(guī)劃當(dāng)中的電力輸入部分。換句話(huà)說(shuō)，這里主要指的是數(shù)據(jù)中心需要多大容量的電力接入的問(wèn)題。

2、數(shù)據(jù)中心CAPEX：這里特指的是數(shù)據(jù)中心用戶(hù)在電力輸入部分所需要的投資。包括諸如外線，用戶(hù)站等。

3、數(shù)據(jù)中心OPEX：這里特指的電費(fèi)和管理運(yùn)行費(fèi)用等。

4、數(shù)據(jù)中心可用性的問(wèn)題：這里特指的是諸如電能質(zhì)量、接入可靠性、網(wǎng)調(diào)負(fù)荷保障級(jí)別等。

5、數(shù)據(jù)中心用電可靠性的問(wèn)題。

一、電網(wǎng)的供電結(jié)構(gòu)

一般而言，電力從發(fā)電廠到最終數(shù)據(jù)中心用戶(hù)，中間有幾個(gè)關(guān)鍵路由，下文力爭(zhēng)讓數(shù)據(jù)中心用戶(hù)可以深入淺出的理解電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)，同時(shí)也能夠正確理解諸如選址，容量計(jì)算，可用性等方面在電力方面的基本概念。

電力輸配電關(guān)鍵環(huán)節(jié)拆解和分析：（發(fā)、輸、配、用）

1、發(fā)電：發(fā)電廠，無(wú)論是哪種能源，這是一個(gè)將其他能源轉(zhuǎn)換成電能的點(diǎn)，是電力的起源點(diǎn)。

2、電力傳輸：當(dāng)發(fā)電廠發(fā)出電后，它首先做的事情是傳輸，即將電力輸送到數(shù)據(jù)中心或者其他用戶(hù)，在這個(gè)環(huán)節(jié)中，又可以分解為以下幾個(gè)步驟：

（1）發(fā)電廠到城市之間的長(zhǎng)途傳輸：一個(gè)電工學(xué)基本原理：即P=UI，換個(gè)角度來(lái)看，如果要傳輸更多的電力能量，需要提高電力電壓和電流，但是電流的載流量是和傳輸電纜的載流量相匹配的，即和傳輸電纜的導(dǎo)電金屬的橫截面積成正比的，通俗的說(shuō)，電纜越粗，造價(jià)更貴，而同時(shí)，電纜的橫截面積又不是可以無(wú)限的放大的（這里還涉及到集膚效應(yīng)的問(wèn)題），而電纜的重量又和諸如安全，造價(jià)等很多因素相關(guān)，因此，提高電流只能到一定限度，同時(shí)，對(duì)于長(zhǎng)距離傳輸，線損也很大，因此，在目前我國(guó)的長(zhǎng)途傳輸中，普遍采用的是超高壓傳輸，即電流并不大，但是電壓很高，而傳輸更多的電力能量。最常見(jiàn)的是交流500KV，直流800KV或者1000KV交流等。國(guó)家電網(wǎng)最近幾年在不斷做試點(diǎn)，諸如特高壓傳輸?shù)龋丛诓粩嗵岣邩?biāo)準(zhǔn)。

（2）長(zhǎng)途傳輸進(jìn)入城市后的電力傳輸：對(duì)于絕大多數(shù)城市而言，500KV進(jìn)入城市后，通過(guò)電力變壓器，降到220KV，數(shù)據(jù)中心用戶(hù)可以看到220KV的電力站，然后，國(guó)家電網(wǎng)將220KV的電壓等級(jí)再降到110KVA的電壓等級(jí)，也能看到很多110KV的電力站（個(gè)別地區(qū)有35KV或66KV）。對(duì)于接下來(lái)，就有幾種不同電壓降的等級(jí)和區(qū)別，對(duì)于數(shù)據(jù)中心用戶(hù)而言，通常情況下，有以下幾種選擇：

• 電網(wǎng)從110KV降壓到10KV:即最終數(shù)據(jù)中心用戶(hù)和國(guó)家電網(wǎng)的分界點(diǎn)是在10KV這個(gè)電壓等級(jí)上。數(shù)據(jù)中心用戶(hù)自建10KV用戶(hù)站，即10KV引入到數(shù)據(jù)中心，換句話(huà)說(shuō)，國(guó)家電網(wǎng)計(jì)費(fèi)點(diǎn)是在10KV站的高壓側(cè)。

• 電網(wǎng)從220KV的電力站將電壓等級(jí)降到35KV的電壓等級(jí)，然后再將35KV降壓到10KV電壓等級(jí)。對(duì)于數(shù)據(jù)中心用戶(hù)而言，自建10KV用戶(hù)站，將10KV引入到數(shù)據(jù)中心，國(guó)家電網(wǎng)計(jì)費(fèi)點(diǎn)是在10KV站高壓側(cè)。

• 電網(wǎng)將110KV降到20KV，數(shù)據(jù)中心用戶(hù)自建20KV用戶(hù)站。即數(shù)據(jù)中心用戶(hù)而言，是20KV接入到數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，然后再進(jìn)行配電，國(guó)家電網(wǎng)的計(jì)費(fèi)點(diǎn)是在20KV站高壓側(cè)。

• 電網(wǎng)將220KV降到35KV，提供給數(shù)據(jù)中心用戶(hù)。數(shù)據(jù)中心用戶(hù)自建35KV用戶(hù)站，至于數(shù)據(jù)中心用戶(hù)采用35KV降到10KV，還是直接降到380V，屬于數(shù)據(jù)中心用戶(hù)自己控制的范圍，數(shù)據(jù)中心用戶(hù)和電網(wǎng)的計(jì)費(fèi)是在35KV高壓側(cè)。（備注：據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，數(shù)據(jù)中心用戶(hù)自建35KV用戶(hù)站的案例也不多，截至本文編寫(xiě)的時(shí)候，有萬(wàn)國(guó)數(shù)據(jù)上海外高橋數(shù)據(jù)中心，上海聯(lián)通周浦?jǐn)?shù)據(jù)中心和中國(guó)工商銀行外高橋數(shù)據(jù)中心等）

• 電網(wǎng)將220KV降到110KV，提供給數(shù)據(jù)中心用戶(hù)，數(shù)據(jù)中心用戶(hù)自建110KV用戶(hù)站，和國(guó)家電網(wǎng)的計(jì)費(fèi)點(diǎn)是在110KV等級(jí)，即高壓側(cè)。數(shù)據(jù)中心用戶(hù)根據(jù)自身的需求，再將110KV降到10KV，最后10KV降到380V。換句話(huà)說(shuō)，110KV以下的設(shè)計(jì)和建設(shè)屬于數(shù)據(jù)中心用戶(hù)自己控制的范圍。（備注：據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，截至到本文編寫(xiě)的時(shí)候，自建110KV用戶(hù)站的數(shù)據(jù)中心用戶(hù)是中國(guó)工商銀行嘉定同城數(shù)據(jù)中心）

• 公用電網(wǎng)將220KV降到35KV，再經(jīng)過(guò)10KV電力開(kāi)關(guān)站，然后再將10KV提供給數(shù)據(jù)中心用戶(hù)，數(shù)據(jù)中心用戶(hù)自建10KV用戶(hù)站，這種方式和“將220KV降到35KV”的唯一區(qū)別是，數(shù)據(jù)中心用戶(hù)在35KV電力站和數(shù)據(jù)中心用戶(hù)自建的10KV用戶(hù)站中間，建設(shè)了一個(gè)10KV的電力開(kāi)關(guān)站（開(kāi)閉站）。

   

為什么電網(wǎng)會(huì)采用這種結(jié)構(gòu)呢？這是優(yōu)于10KV這個(gè)等級(jí)傳輸電力能量的容量和能力造成這種結(jié)構(gòu)。其作用是：①為解決高壓變電站中壓出線間隔不足，出線通道受限制的矛盾。②減少相同路徑的電纜條數(shù)。③加強(qiáng)電網(wǎng)聯(lián)絡(luò)，提高供電可靠性。對(duì)于很多用戶(hù)而言，其使用電力的容量相對(duì)數(shù)據(jù)中心用戶(hù)而言，比較小，而對(duì)于35KV的出線間隔而言，是有限的，這樣通過(guò)1個(gè)10KV的出線間隔，建設(shè)一個(gè)10KV的電力開(kāi)關(guān)站，可以給更多的用戶(hù)提供服務(wù)。

當(dāng)然，在國(guó)內(nèi)的數(shù)據(jù)中心案例中，也有從電網(wǎng)220KV直接變10KV，雖然這樣的案例鳳毛麟角。

二、電力能源的產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)述

本文所論述的觀點(diǎn)和角度，并不是國(guó)家電力能源產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)層面，更多的是站在數(shù)據(jù)中心用戶(hù)的角度來(lái)看的。

從國(guó)家宏觀調(diào)控，政策制定和行業(yè)監(jiān)管的角度上，在政府層面上，主要有三個(gè)政府相關(guān)部門(mén)。第一個(gè)是國(guó)家能源局，主要職責(zé)包括擬定能源發(fā)展戰(zhàn)略、規(guī)劃和政策，提出發(fā)展新能源和能源行業(yè)節(jié)能的政策措施等。（備注：相關(guān)詳細(xì)的工作職責(zé)參照從國(guó)家能源局的官方網(wǎng)站）第二個(gè)是國(guó)家發(fā)改委，事實(shí)上能源局曾經(jīng)隸屬于發(fā)改委，通俗理解，能源局分擔(dān)了發(fā)改委的一部分職責(zé)，但諸如國(guó)家電網(wǎng)等并不在能源局職責(zé)管理范圍內(nèi)，發(fā)改委更趨向于宏觀調(diào)控和政策制訂。第三個(gè)是國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)，其主要職責(zé)的確是名副其實(shí)，電力行業(yè)監(jiān)管，包括制訂電價(jià)等。（涉及到國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)的詳細(xì)資料，參照國(guó)家電力監(jiān)管委員會(huì)的官方網(wǎng)站）。

從電力傳輸?shù)木W(wǎng)絡(luò)這一層來(lái)看，主要有國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。前兩者占據(jù)了絕對(duì)比例。從數(shù)據(jù)中心用戶(hù)的角度而言，絕大多數(shù)情況下，涉及到具體的電力申請(qǐng)，都和這三者有直接關(guān)系。

從發(fā)電的層面來(lái)看，主要包括有華能，華電，中電，國(guó)電和神華這五家占據(jù)市場(chǎng)絕對(duì)比例的五家發(fā)電企業(yè)。當(dāng)然，也有諸如華潤(rùn)，中廣核等發(fā)電企業(yè)。

從能源的基礎(chǔ)層面來(lái)看，就包括諸如石油，石化，風(fēng)電，水電，核電等能源企業(yè)。

本文對(duì)這部分內(nèi)容進(jìn)行的描述，是想讓數(shù)據(jù)中心用戶(hù)可以站在自己數(shù)據(jù)中心的實(shí)際情況（比如地理位置），看清行業(yè)的業(yè)態(tài)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，做出更準(zhǔn)確的業(yè)務(wù)策略制定。

三、數(shù)據(jù)中心變電站介紹

對(duì)于中小型數(shù)據(jù)中心，其用電容量相對(duì)比較小，比如只有1000-4000KVA，因此導(dǎo)致這個(gè)變電站是共享的，并不是完全為數(shù)據(jù)中心服務(wù)的。

如果數(shù)據(jù)中心容量需求比較大，尤其是對(duì)于今天中國(guó)市場(chǎng)上的大型或者超大型數(shù)據(jù)中心用戶(hù)而言，通常需要建設(shè)一個(gè)電力用戶(hù)站，當(dāng)然根據(jù)電網(wǎng)的結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)中心用戶(hù)的用電需求容量，可以選擇自建10KV用戶(hù)站，20KV用戶(hù)站，35KV用戶(hù)站或者110KV用戶(hù)站。而這個(gè)變電站將作為數(shù)據(jù)中心電力能源的輸入口，其重要性不言而喻。在本文的后面部分將詳細(xì)論述圍繞著這個(gè)變電站所涉及到的關(guān)鍵因素和需要考慮的關(guān)鍵點(diǎn)。

來(lái)源：能源日參

聲明：我們尊重原創(chuàng)者版權(quán)，所轉(zhuǎn)載文章旨在分享和交流，觀點(diǎn)僅代表作者本人。除確實(shí)無(wú)法確認(rèn)作者外，我們都會(huì)注明作者和來(lái)源。在此向原創(chuàng)者表示感謝。部分作者未能及時(shí)聯(lián)系，如有侵權(quán)，請(qǐng)與我們聯(lián)系。