面向数据中心的预制式模块化变电站

前言

随着大型超大型数据中心越来越多，支撑数据中心运行的变电站开始普遍出现110kV变电站，甚至出现220kV专用数据中心变电站。传统的变电站一般需要公共变电站用地规划和电网公司投资建设，周期经常为11-24个月，其中线路规划审批占据较多时间，而变电站本身的建设一般也要9-15个月，与数据中心的投资假设计划严重偏离，影响实际达产时间和投资收益。

随着城市用地成本提高以及用户对于设备集成化的需求提升，我国预制式模块化变电站市场逐步启动。

中国移动（西部）云计算数据中心110kV预制式模块变电站：变电站站内东西向长45m，南北向长71m，站址总占地面积6.94亩。

预制式模块化变电站

预制式模块化变电站不同于传统的变电站，是标准化设计、工厂定制配送，现场组装式建设，采用模块化组合式的电气设备，通过工厂生产调试，减少现场调试时间，模块化现场安装，减少现场施工工作量，实现“即插即用”。预制式模块化变电站，既遵循相关标准与规范，又突破传统变电站建设理念，融合一、二次的智能设备模块，以标准化设计、工厂化预制、模块化建设的全新理念实现变电站的快速建设，减少现场的施工及调试的工作量，缩短建设周期；变电站调试简单、运行可靠，与周围环境协调，容易选择建设地点；节省了变电站的占地面积、建筑面积和投资规模。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”电站建设，是一种创新的快速配送式建站模式。

预制式模块化变电站相对于常规变电站，主要有以下特点：

1

工厂化生产

模块化运输

现场便捷式安装

运行维护成本低

Prefabricated modular 

substation

2

占地面积小

施工周期短

寿命周期长

耐候性强

面向数据中心的预制式模块化变电站

（点击视频了解数据中心预制式变电站）

数据中心变电站接入电压等级及主变容量选择原则

不同数据中心对应接入系统的电压等级及规模

数据中心变电站接入电压等级应先评估待接入系统的供电可靠性，包括N-1安全准则的要求、多回路电源故障后负荷的供电可靠性，并应考虑接入点的送电线路输送容量和输送距离的限制进行选取。

在满足供电可靠性的前提下，也应根据数据中心负荷近期及远期负荷情况，对接入不同电压等级方案的经济性进行比较，确定最佳的变电站接入方案。

中型及以上数据中心变电站采用66kV及以上电压等级电源接入，可根据数据中心在系统中位置，接入系统的难易程度，经济性、可靠性等各方面综合分析后确定。

数据中心采用10kV电压等级供电，供电负荷主要由变电站10kV侧供电容量决定，可根据数据中心实际负荷确定变电站主变数量。

数据中心的变压器选择推荐采用常规序列容量的变压器，序列之外的容量，可采用特殊定制变压器。

预制式模块化变电站整体方案

预制式模块化变电站的整体方案应由相关的设计咨询单位根据按照因地制宜、远近结合等原则统筹考虑，与周边的规划、环境相协调。

新建数据中心可根据数据中心规模确定预制式模块化变电站接入电压等级及规模，预制式模块化变电站可根据数据中心落点就近布置或与数据中心合一布置。因此具体布置型式分为三类，分别为：

独立式变电站：变电站主体结构与数据中心建筑物主体相互独立，防火间距应满足变电站与丙类二级工业厂房的距离要求；独立式变电站可以采用预制舱模块化变电站设计方案，可分为平铺式布置方案和叠层布置方案；平铺式布置方案将所有的预制舱均布置在一层，优点是变电站抗震性能好，有利于线缆路径的敷设，但占地面积大；叠层布置方案，预制式模块一般为两层布置，变压器预制舱、GIS 预制舱、开关柜预制舱荷载较大，布置在最下层；接地变成套装置预制舱模块、蓄电池组预制舱模块以及二次设备预制舱等模块布置在二层，可节约占地面积。

合建式变电站：变电站在数据中心建筑主体；合建式变电站不宜用预制舱模式的变电站建设方案。由于设备均布置在建筑内，建设方案与常规户内变电站一致；为了缩短施工工期，可采用预制式开关柜模块，将柜体拼接及调试工作前移到工厂内，在工厂内将成排开关柜及附属设备（如直流系统、二次控制系统）预先安装在一个钢结构底座上，实现整体吊装、运输，缩短施工安装周期，在保证工程质量的同时，可加快项目投运速度；另一方面，对于合建式变电站为降低变电站油浸式设备对数据中心的影响，建议采用气体、非可燃油绝缘的变压器。

附建式变电站：预制式模块化变电站与数据中心贴邻建设，变电站主体结构与数据中心建筑主体互相独立，变电站上方不布置与变配电无关的用房，数据中与变电站之间高侧墙体采用防火墙。附建式变电站可以采用预制式模块化变电站设计方案，设计方案亦可采用平铺式预制式模块化布置方案和叠层预制式模块化布置方案。

为了减少变电站对数据中心的影响，推荐采用独立式变电站的建设方案。对于利用废弃厂库、厂库建设的数据中心可能涉及到建筑的改造相关工作，应根据现有建筑情况统筹考虑。

用户点评

韩玉

CDCC专家技术组委员

杭州云之鼎数据科技有限公司副总裁，高级工程师曾任阿里技术保障部架构委员会委员，主导阿里数据中心选址、规划、研发和建设等，后在广电、银行等单位负责混合云、金融云基础设施建设。

1、可选择在用户用地范围内建设，专站专用，在土地性质与规划、投资自主性更有灵活性。比如在工业用地上，变电站以厂房建筑的形式进行报审报建或者直接以室外设备和构筑物类型报审；比如业主可以按照设备招投标方式进行变电站设备采购而线路部分由电网公司投资方式拆分。

2、预制变电站采用标准模块设计、适配数据中心客户需求，按照各种组合方式进行拼装，工厂集成后到现场拼装，提升交付速度。预制变电站模式可以按照变电站的基础施工和建筑结构同步并行，变电站部分从下单到交付仅需要90-120天时间，对比常规的传统土建变电站先交付建筑再安装机电方式在速度和质量上都有很好的提升。

3、预制变电站在规划设计和设备集成时，不仅是硬件的组合，还是智能化仪表和仪表的集成，更可以融入数据中心用户的管理思想和运营思路。在新的碳中和趋势下，引入光伏风电等绿色能源，结合预制变电站进行储能管理和运营，将设备集成商衍生到能源站运营系统，是一个值得探讨的方向和趋势。

4、预制站也带来了新的挑战。在前期规划中，需要由规划报审确定预制变电站是作为不动产的建筑、抑或短周期的构筑物、或者临时建筑、甚至是折旧周期较长的动产设备，这不仅涉及到相关产证的办理，还涉及到财务和税费计算、资产运营管理分摊等现实问题。这需要从应用实践典范案例、用户认同的操作模式、运营持续性来进一步推动预制变电站更多更好的被市场接受，成为数据中心电力优选方案。