通信世界网消息（CWW）近年来，中国超大型数据中心市场飞速发展，远高于全球平均增长水平。中国电信、中国联通、中国移动三大通信运营商和腾讯、百度、阿里巴巴等互联网企业，纷纷新建或扩建云计算中心、IDC以满足数据通信需求。
按照《电信专用房屋设计规范》（YD/T 5003-2005）和《通信电源设备安装设计规范》（YD/T 5040-2005）的规定，超大型IDC/EDC机房应按照一类市电标准配置备用发电机组，并明确“对于单机容量超过1600kW的局（站）可采用燃气轮机发电机组”。因此，可选择适合超大型IDC/EDC机房应用的燃气轮机发电机组作为应急电源。
近期全国各地区出现大面积限电，在一定程度上影响了数据中心的电力供应。此外，当出现突发性不可抗拒自然灾害天气、大面积停电事故、两路市电电源同时停电或检修的情况时，应按要求启动备用电站后备电源。而在保障数据中心通信系统高品质供电的同时，应急电源还要绿色、节能、减碳，因此对于超大型数据中心而言，碳排放更少的燃气轮机应急电源发电机组的应用尤为迫切。
国产燃气轮机机组的主要机型
目前，国内研发生产的中小型(20MW以下)燃气轮机发电机组，主要是中国航空发动机集团有限公司生产制造的AGT-3（3.2MW）、AGT-7C（6MW）、AGT-12（11.5MW）小型燃气轮机发电机组，可作为通信备用发电机组在国内通信领域逐步推广应用。该系列产品弥补了柴油发电机组品种不足、种类单一的短板，能够起到通信保障作用。
中国航发集团生产的数据中心用固定式燃气机组主要由燃气轮机、发电机、联轴器、燃油系统、滑油系统、进气系统、排气系统、电气系统、控制保护系统、隔声箱体、底盘和机舱通风系统等组成。
AGT-3燃气轮机发电机组
AGT-3燃气轮机发电机组的动力装置为两台并装的WJ5AIG2C型燃气轮机。发电功率3200kW，起动时间90s。通过超越离合器式并车机构将两台燃气轮机输出的轴功率传递给发电机。燃气机组的动力装置由两台型燃气轮机加并车系统组成，如图1所示。
图1 AGT-3燃气轮机结构
AGT-7C燃气轮机发电机组
AGT-7C燃气轮机是在“太行”航空发动机基础上，派生发展的由我国完全自主研制的6MW级轻型航改燃气轮机，发电功率6000kW，起动时间90s。2012年启动备用电源型AGT-7C燃气轮机适应性改进研制工作。2014年完成联调试验，各项技术性能满足《通信用燃气轮机发电机组》（YD/T1269）要求。AGT-7C燃气轮机系统组成如图2所示。
图2 AGT-7C燃气轮机结构
AGT-12燃气轮机发电机组
AGT-12燃气轮机机组核心机为“昆仑”发动机，是我国首型完全自主研制的先进航空发动机。通过十余年研制，完成了数百项试验，数十台发动机地面台架试车累计数千小时,数十台发动机空中试飞数千小时。该型发动机现已作为我国航空战机的成熟动力装备，积累了万余飞行小时。动力涡轮釆用三元流先进技术开展设计，结构完整，性能先进。
AGT-12燃气轮机是我国第一台具有完全自主知识产权的燃气轮机机组，机组发电功率11500kW，加载时间120s。
图3 AGT-12燃气轮机结构
数据中心燃气轮机发电机组与柴油发电机组的优势对比
如图4所示，数据中心燃气轮机发电机组与柴油发电机组相比，有4个方面优势：一是易于部署；二是发电品质好；三是节能环保；四是维护方便。
图4 燃气轮机与柴油发电机对比
易于部署
如表1所示，燃气轮机的体积小、重量轻，更易于安装及容量提升，其功率重量比、功率体积比及功率占地面积比均优于柴油机。同时，由于燃气轮机的振动小、动载荷小，更适合楼层部署，动载荷是静载荷的1.1倍，对安装基础要求低。
发电品质好
燃气轮机的抗负载突变能力强，中国航发燃气轮机有限公司的燃气轮机继承了航空发动机点火可靠性高、加载速度快的特点，机组采用了风冷散热器，低温起动性能好。设计选用高能点火器，确保一次点火成功，保障了机组的起动成功率。同时，燃气轮机的起动供电质量高、带非线性负载能力强。AGT-12为多转子结构，采用气动连接，在载荷突变情况下，吸收负载惯性力强，发电机端输出电压和频率稳定、瞬间加减载荷恢复时间短，发电机输出电压稳定、波形失真小，输出电源品质好。与往复式柴油发电机组相比较，带非线性负载能力更强，高出小型机组的20％左右，意味着相同备用容量可带更多负荷。
节能环保
首先，燃气轮机的噪声低、排放小，箱体外噪声小于85分贝，烟气排放达到林格曼黑度一级。其次，燃气轮机发电机组采用强制通风冷却，没有水套加热，起动时无需预热，减少后期电能消耗。润滑部位少，润滑的零件少、起动时磨擦阻力小，低温起动性能好。机组起动达到平衡转速后自动转为发电状态，可以立即加载，及时供电，而柴油机需要暖机预热后才能加满载。再次，设备生命周期长。燃气轮机发电机组额定使用寿命超过100000小时，日历寿命20年，高于往复式备用发电机组，避免了发电机组中途到寿带来的二次投资。而且，燃气轮机可全年无休连续满载运行，柴油机不适合长期连续运行。最后，使用燃气轮机更加绿色环保。燃气轮机发电机组对燃油的应用属于完全燃烧，因此，它所排放出的SOx(硫氧化物)、CO(一氧化碳)、NOx(氮氧化物)等废气相对较少。
维护方便
首先，燃气轮机结构简单、运动部件少，可靠性高。燃气轮机发电机组MTBF≥2500小时（YD/T1269），柴油发电机组MTBF≥800小时（YD/T502），相同发电功率时，燃气轮机台数更少，系统更加可靠。如6台3200kW燃气轮机安全系数为0.9988，12台1600kw内燃气轮机安全系数为0.9888。
其次，燃气轮机环境适应能力强，使用寿命长。燃气轮机频率高，不会与地震波产生谐振，柴油机频率与地震频率接近容易谐振。在临近海洋地方，空气易含盐分，燃气轮机由耐腐蚀的合金制造且叶片喷涂“三防”涂层，比由高碳钢制造的柴发发动机寿命长。
再次，燃气轮机操作方便、维护简单、可实时监控，日常维护费用低于柴油机组。对燃气轮机发电机组的起动、带载运行、停机等状态，可全过程自动监控、无人值守。最后，起动维护工作量小、运行成本低。相同负荷时配置数量少，约为往复式柴油发电机组的1/6~1/8。安装调试完成后几乎没有维护工作，年保养运行时间比往复式柴油发电机组减少3/4以上。
燃气机组在超大型数据中心中的应用
AGT-12燃气轮机发电机组在中国联通天津IDC应用
按照一类市电标准、中国联通五星级IDC机房的设计标准，采用两路独立的110kV市电加备用发电机组供电方式。电力总负荷约41700kVA，保证负荷37000kVA左右。一期工程新建110kV专用变电站，配置2台50MVA/10kV主变压器，10kV出线采用3组单母线分段接线，配备一台AGT-12通信燃气轮机发电机组。
2016年2月1日，由于天气原因造成的突发事件导致中国联通天津滨海新区IDC的两路市电供电全部中断。QD128通信燃气轮机发电机组自动起动，一次起动成功，并突加载1.2MW负荷，稳定运行至市电供电恢复，历时1.5小时，成功避免了类似事件造成的服务器失电、客户数据丢失等损失。
AGT-3燃气轮机发电机组在上海电信真如局应用
2013年中秋，上海电信真如局机房因施工引发停电事故，1台3200kW燃气轮机和1台1800kW某国外知名柴油发电机分别带相关负荷应急运行。9小时后国外知名柴油发电机发生故障停机，燃气轮机组承担全部负载，燃气轮机安全运行34小时后市电恢复。
通过对燃气机组在数据中心的应用案例分析，可以看出燃气机组在数据中心应急电源应用场景下优势明显。但遗憾的是，这一优势还未得到广大用户的认可。
AGT-3、AGT-12大量的应用案例和AGT-7C的示范性运行已经获得部分用户的肯定。中国航发燃气轮机有限公司深耕数据中心应急电源领域，不断优化升级，已具备成熟的备用电源解决能力。
在国家大力倡导新型能源结构、强调国家能源装备安全的背景下，“完全国产化”的燃气轮机应急电源机组以更低的碳排放、更先进的动力技术、更稳定可靠的运行、更完善的解决方案为国内快速发展的通信行业保驾护航，共同进步。
