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All figures are configurator-generated feasibility-level estimates; drawings are schematic deliverables pending refinement by a licensed design institute, not construction documents.
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2MW 智算数据中心绿电方案：N+1 双冗余干变 + UPS 800kVA + 光储绿电精读

2×SCB13-2000/10 N+1 · UPS 800kVA · 光伏 1161kWp + 储能 500kW/1161kWh · 并离网

1 · TL;DR Conclusion

结论：2 MW 智算数据中心采用「2×SCB13-2000/10 干式变压器 N+1 冗余 + UPS 800 kVA（15 分钟备电）+ 光伏 1161 kWp + 储能 500 kW/1161 kWh + 并离网」绿电方案，配置器总价约 $1,878,541、EPC 投资约 $825,000、回收期 5 年、IRR 23.16%（方案级估算）。

  • •2×2000 kVA 干式变压器 N+1 冗余，单台退出负载率 84%（pass），切换 2 s ≤ 允许 15 s
  • •UPS 800 kVA（640 kW）在线式，电池 15 分钟 ≈ 199 kWh（384 VDC），建议 N+1/2N 冗余
  • •绿电：光伏 1161 kWp + 储能 500 kW/1161 kWh，可再生出力占比 94%，年减排 CO2 609 吨
  • •并离网：储能 500 kW 作为黑启动源，岛内关键负荷 1200 kW 需扩容或柴发兜底（V9 备电覆盖 65%）
  • •经济性：EPC $825,000、回收 5 年、IRR 23.16%、25 年 ROI 459%、LCOE $0.0843/kWh

2 · Solution Overview

数据中心是最高可靠等级负荷：IT 负载对毫秒级供电中断都敏感，同时谐波重、需双电源与 UPS。本方案叠加绿电（光伏+储能）降 PUE 与碳排，并离网能力保障极端场景。

2×2000 kVA (SCB13, N+1)
变压器
10 kV 双路（N+1）
进线
800 kVA (640 kW, 15 min)
UPS
1161 kWp
光伏
500 kW / 1161 kWh
储能
2000 kW (一级 2000)
总装机负荷
1600 kW
需求容量
并离网 (grid-tie-island)
并网方式
SourceRoleShare kWShare
Grid 10 kVbase100 kW6%
Solar PV 1000 kWpvariable1000 kW63%
BESS 500 kW / 1000 kWhvariable500 kW31%
UPS 800 kVAbackup0 kW0%

数据中心电力系统计算器

为您的数据中心规划并配置完整的配电系统——变压器与UPS容量、N/N+1/2N冗余拓扑、BOM清单及单线图。

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Smart Monitoring & Control
Add the protection, metering and SCADA (monitoring & secondary) layer to the BOM and architecture diagram.

3 · Design Process & Rationale

1. 需求识别

数据中心 2000 kW，其中一级负荷 2000 kW（全站）、关键 IT 1200 kW、敏感 1200 kW、非线性 400 kW。对供电连续性与电能质量要求最高，需双电源 + UPS + 备自投。

2. 负荷与分级

全站按一级负荷设计（loadGrade1=2000），关键负荷 1200 kW 由 UPS 保障。机柜密度 8 kW/rack → 约 200 个机柜，估算 PUE 1.60。

3. 电源与配比

双路 10 kV 市电（N+1）+ 光伏 1161 kWp + 储能 500 kW/1161 kWh + UPS 800 kVA。并离网模式，储能作黑启动源。

4. 变压器选型

需求 1600 kW，视在约 1684 kVA → 2000 kVA 档；N+1 冗余 → 2×SCB13-2000/10 干式变压器（IT 场所用干变、防火低噪），负载率 84%。

5. UPS 与备电

UPS 800 kVA 在线双变换，电池 15 分钟（约 199 kWh，384 VDC），STS 静态切换 <5 ms 保障关键 IT；建议 N+1/2N 冗余。

6. 保护与二次

中压 31.5 kA 分断、低压 80 kA；61850 通信 + 二次原理图 + 直流操作电源，实现高可靠保护与监控。

7. 绿电与可靠性权衡

光伏+储能降碳（609 吨/年）与电费，但岛内关键负荷 1200 kW > 储能 500 kW，若要求全站离网保障需扩容储能或加柴发——这是绿电与可靠性之间的权衡点。

Pain Points → Solution → Evidence

Pain

数据中心最怕停电，一秒都停不起

Solution

N+1 双冗余变压器 + 在线 UPS + STS 静态切换 + 黑启动

Evidence

N-1 pass（单台退出 84%）、UPS 15min 备电、STS <5ms、黑启动经储能 500 kW 已验证

Pain

IT 负载谐波重，变压器发热降容

Solution

干式变压器 + 调谐电抗器 + APF 有源滤波

Evidence

V6 校验：THDi 20% 超限（data-center 场景），建议 APF

Pain

PUE 高、电费与碳排双高

Solution

光伏 1161 kWp + 储能削峰，绿电直供

Evidence

V18 PUE 1.60、V23 年减排 CO2 609 吨、V24 削峰年省 $94,900

Pain

备电到底够不够？

Solution

按负荷分级：UPS 覆盖关键 IT 1200 kW，非关键负荷由市电/柴发

Evidence

V9 提示备电覆盖 65%（简化口径），须按实际分级复核

4 · Key Parameter Deep-Read

ParameterValueBasisImpact & Boundary
变压器容量2000 kVA ×2 (SCB13)1684 kVA 视在需求 → 2000 kVA 档；N+1 → 2 台干变负载率 84%，干式变压器防火低噪适合 IT 场所
需求超过约 1900 kVA 需升 2500/3150 档
UPS 容量800 kVA (640 kW)覆盖关键 IT 1200 kW 的约 67%（按 0.8 功率因数）电池 15 分钟约 199 kWh（384 VDC），STS <5ms
建议 N+1/2N 冗余；满覆盖 1200 kW 需 1500 kVA 级 UPS
光伏容量1161 kWp年发电约 1,015,200 kWh，自发自用 0.8可再生出力占比 94%，直供 IT 与制冷
受屋顶/场地限制；与储能配套消纳
储能容量500 kW / 1161 kWh (2h)削峰 + 岛内备用 + 黑启动削峰 500 kW×4 h 年省 $94,900；黑启动源
岛内关键 1200 kW 需 ≥8 h 或柴发兜底
并网方式grid-tie-island并离网可切换，黑启动经储能市电失电可岛内运行（受储能容量限制）
须电网批复 + 反孤岛 + 黑启动校核
机柜密度/PUE8 kW/rack · PUE 1.60默认 8 kW/rack → 约 200 机柜；制冷占比 60%决定 UPS 与制冷容量基准
高密机柜(>12kW)需液冷，PUE 可降至 1.2
分断能力LV 80 kA · HV 31.5 kA短路电流 LV 58.9 kA / HV 28.9 kA低压柜选 80 kA（1.1× 裕度）分断能力
实际系统短路容量须确认

5 · Drawing Deep-Read

Dwg 3/29单线图（Single-line diagram） — 双路 10kV → 2×SCB13-2000/10 → MNS 低压母线（3150A）→ IT/制冷馈线 + UPS + 光伏/储能并网
Why: 单线图呈现数据中心的高可靠骨架：双路进线 + N+1 双变 + UPS 支路 + 光伏储能并网，四个可靠性层级在一张图上串起来——这是「毫秒级不间断」的结构性来源。
Dwg 4/29系统拓扑（System topology） — 市电 N+1 · 光伏 · 储能 · UPS → 双变 → 低压母线 → IT/制冷/消防
Why: 拓扑图把多电源层级可视化：市电(兜底)、光伏(绿电)、储能(削峰+黑启动)、UPS(关键 IT)各自定位清晰，配合 EMS 调度，是绿电数据中心能量管理的落点。
Dwg 15/29保护配合曲线（TCC coordination curve） — 进线 → 变压器 → 低压进线 → 馈线，级差 0.3/0.2 s，选择性 pass
Why: 数据中心最怕「一点故障全站停电」，TCC 验证选择性：下游馈线故障只跳本回路（0.1 s）、上级 0.3 s 不动，21.72× 电流比确保级差成立。
Dwg 21/29二次控制信号（Secondary control & signal） — 61850 通信 · 备自投逻辑 · 直流操作电源 · SCADA
Why: 二次系统是数据中心的「神经」：备自投在两路市电/主变间自动切换、61850 上送监控，配合直流操作电源保证保护在失电时仍能动作——可靠性不仅靠主回路，更靠二次。
Dwg 8/29短路计算（Short-circuit calculation） — 低压 58.9kA / 中压 28.9kA · 分断 LV 80kA / HV 31.5kA
Why: 数据中心低压短路电流高达 58.9kA（2000kVA 干变 + 大容量母线），直接决定低压柜须选 80kA 分断能力（1.1× 裕度）。短路电流是「设备分断能力」这条安全红线的量化依据。
Dwg 14/29保护配置（Protection configuration） — 50/51 过流 + 61850 通信 · 级差 0.3/0.2 s
Why: 保护配置是数据中心「不停电」的第二道防线：多级过流级差 + 61850 高速通信，确保下游故障只跳本回路、保护信息实时上送监控。
Dwg 20/29微网并离网切换（Microgrid transfer） — PCC 并网点 · 反孤岛 81U/81O+32R · 黑启动经储能 500kW
Why: 微网图预演市电失电后的并离网切换与反孤岛保护（IEC 62898 / IEEE 1547），储能 500kW 作为黑启动源已校核。这是「市电失电不停电」能力的技术落点——也是 V9 备电覆盖 65% 需要扩容储能/加柴发的判据来源。
Dwg 24/29直流操作电源（DC auxiliary power） — DC 操作电源 · 保护在失电时仍能动作
Why: 直流操作电源是「最后一公里」可靠性的保证：交流失电时，直流屏仍为保护继电器、断路器跳闸线圈供电，确保故障切除不依赖交流。数据中心可靠性不仅靠主回路，更靠这套直流「保命」系统。

The following drawings are shown for reference (full set in the configurator “View design document”):

Dwg 19 · 无功与谐波补偿Dwg 12 · 电能质量评估Dwg 1 · 设计依据Dwg 25 · 储能削峰单线Dwg 26 · 削峰运行曲线Dwg 27 · BMS 通信架构Dwg 28 · 消防与热分区Dwg 29 · EMS 状态机Dwg 9 · 适用标准Dwg 10 · 设备技术数据Dwg 13 · SCADA 架构Dwg 16 · 接地系统Dwg 17 · 防雷浪涌Dwg 18 · 设备布置Dwg 2 · 符号图例Dwg 11 · 施工与试验Dwg 22 · 端子排Dwg 23 · 盘面布置

6 · Operation Demo (Deep-Read)

可靠性与可用性（Reliability & availability）

串联可用率约 99.97%（年停电约 2.9 h），叠加 N+1 双变 + UPS + 黑启动后趋近满载保障；切换时序：UPS 0 ms / STS <5 ms / ATS 2 s / 储能黑启动，配合重要负荷 2000 kW 分级呈现。

故障与保护（Fault & protection）

演示市电失电 → 备自投切换 → UPS 无缝接续 → 储能黑启动的完整链条；下游馈线故障只跳本回路，选择性保护杜绝「一点故障全站停电」。

能量流（Energy flow）

光伏 1161 kW → 直供 IT 与制冷 → 余电充储能；市电补缺口；UPS 在线双变换持续供电。四电源实时调度与关键负荷保障一目了然。

经济性（Economics）

年发电 1,015,200 kWh、年省 $204,542；EPC 投资 $825,000、回收 5 年、IRR 23.16%、LCOE $0.0843/kWh、NPV $1,183,320、年减排 CO2 609 吨，含 25 年现金流。

Other views (shown): LCC 全生命周期成本 · 电能质量与谐波 · 电压沿程 · 方案特性 · 环境适配与降容

7 · Economics & Payback

设备总价约 $1,878,541，EPC 系统价约 $825,000（光伏+储能+UPS+配电）。绿电年省约 $204,542（含储能削峰）；综合回收期 5 年、IRR 23.16%、25 年 ROI 459%、LCOE $0.0843/kWh、NPV $1,183,320、年减排 CO2 609 吨。

$825,000
EPC 投资
5 年
回收期
23.16%
IRR
459%
25 年 ROI
$0.0843/kWh
LCOE
609 吨
年减排 CO2
Key assumptions driving these numbers
$0.12/kWh
Electricity price
$0.06/kWh
Feed-in tariff
1015200 kWh
Annual generation (P50)
80%
Self-consumption
$0.13/kWh
Peak-valley spread

8 · FAQ

2MW 数据中心该配多大变压器？
需求 1600 kW ≈ 1684 kVA，取 2000 kVA 档；N+1 冗余配 2×2000 kVA 干变，单台退出负载率 84%。
UPS 要多大？备电多久？
本方案 800 kVA（640 kW）在线式，电池 15 分钟约 199 kWh。覆盖关键 IT 1200 kW 的约 67%，建议 N+1/2N 冗余。
停电了会怎样？
双路市电 + N+1 双变 + UPS 无缝接续（STS <5 ms）+ 储能黑启动，关键 IT 不停电；全站离网则受储能容量限制。
绿电（光伏+储能）能省多少？
光伏 1161 kWp 年省约 $204,542（含储能削峰）；年减排 CO2 609 吨，回收 5 年、IRR 23.16%。
PUE 多少？怎么降？
估算 PUE 1.60（制冷占 60%）。高密机柜改液冷、优化制冷可降到 1.2 以下。
谐波怎么处理？
IT 非线性负荷 THDi 约 20% 超限，配调谐电抗器 + APF 有源滤波。
备电 65% 是不是不够？
65% 是「全负荷备电」的简化口径。实际 UPS 只保关键 IT 1200 kW，非关键负荷允许短时中断，够用；若要求全站离网需扩容储能或加柴发。
变压器为什么用干式？
干式 SCB13 防火、低噪、免维护，适合机房/室内场所，负载率 84% 处经济区间。

Special Considerations

  • V9 备电覆盖 65%（UPS 800 kW + 储能 500 kW vs 总负荷 2000 kW）为简化「全负荷×100%」口径；实际数据中心 UPS 仅覆盖关键 IT 1200 kW，HVAC 等非关键负荷允许短时中断，须按负荷分级复核。
  • 岛内关键负荷 1200 kW > 储能 500 kW，若要求全站离网保障需扩容储能至 ≥8 h 或加柴发（黑启动源）。
  • UPS 建议按 N+1/2N 冗余配置，避免单台 UPS 故障影响关键 IT。
  • THDi 估算 20% 超限（data-center 场景），需 APF 有源滤波。
  • 机柜密度默认 8 kW/rack；高密机柜（>12 kW）需液冷，PUE 相应调整。
  • 本方案为方案级估算，图纸待持证设计院深化。

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