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一、数据中心的负载及其特点
随着信息技术的迅速发展和互联网的普及，社会各界对信息系统应用越来越广泛，信息和数据量呈几何级增长。数据中心作为极其重要的数据运行的基础设施，IT设备的运行场所，耗电巨大，并具有其自身特点。
1、负荷等级高
(1)GB50174《数据中心设计规范》中将数据中心分为A、B、C三级。
(2)数据中心的IT设备以及支持IT运行的空调动力系统是数据中心核心负荷，为一级负荷(或特别重要一级负荷)，其余负荷主要为二、三级负荷。数据中心核心负荷占全部负荷的80%以上。因此整体负荷等级非常高。
(3)数据中心的业务连续性要求非常高，中断供电造成的损失非常大，核心负荷供电配置实际上与GB50052《供配电系统设计规范》中一级负荷中特别重要负荷一致，采用双重电源供电的同时，采用柴油发电机组作为备用电源。为实现供电的不间断，IT设备供电还配置容错级的UPS，以保证在双电源中切换。从供电配置的角度来看，数据中心的核心用电设备的负荷等级几乎是最高的。
2、核心负荷占比大
(1)在一般民用建筑中单位面积的设备安装功率在50～150W/m2，达到200 W/m2的极少。数据中心的IT机房区设备安装功率密度则是以kW/m2为单位，几乎差了一个数量级，IT机房区以外的辅助功能区的功率密度与一般民用建筑基本相当。IT机房区如此高的功率密度，以及由此导致的空调动力系统的高负荷大增，进而导致空调设备用电负荷容量的大增，最终导致数据中心核心负荷(也就是IT设备和支持IT设备运行的空调动力设备)的用电容量占全部负荷的80%以上。
(2)核心负荷以外的负荷主要有照明设备、消防设备、电梯、办公、园区设施等，其中消防设备大部分平时并不开启，照明功率密度根据GB50034《建筑照明设计标准》总体不超过15W/m2，办公(含配套空调)功率密度不超过90 W/m2，其容量占全部负荷的20%以下。对于单体建筑类型的数据中心，由于缺少了园区设施这项用电负荷，非核心负荷的占比甚至要低于10%～15%。随着数据中心IT区功率密度的提高，未来这一比例会进一步降低。
3、功率密度高
(1)IT机房区设备供电功率密度以kW/m2为单位。IT设备功能越来越强，功率密度越来越高。数据中心设备机柜用电负荷由以前的2kW/台，提高到3kW/台、4kW/台，甚至更高。机房单位面积的平均用电负荷也由1kW/m2，提高到1.5kW/m2、2kW/m2，甚至更高。以现在刀片服务器机柜满配时，用电量可高达15kW，相当5kW/m2以上。
(2)数据中心的极高的功率密度是其区别于一般工业和民用建筑的一个显著特点，也是衡量一个数据中心性能的重要指标，因此，在论及数据中心的规模时，面积已不再是主要的指标，单位面积的供电和制冷能力成为一个标尺。运行面积×功率密度，也就是供电和制冷总量，才是未来衡量数据中心规模的指标。
4、谐波
(1)谐波有多种危害：影响电动机效率和正常运行;使变压器产生附加损耗，从而引起过热，使绝缘介质老化加速，导致绝缘损坏;使电容器过载发热，加速电容器老化甚至击穿;使电力系统各种测量仪表产生误差;造成电网谐振;使保护装置误动或拒动，导致区域性停电事故;对通讯、电子类设备产生干扰;引起控制系统故障或失灵;零序谐波电流导致中性线电流过大，造成中性线发热甚至火灾。
(2)数据中心供电系统的最大谐波源是换流设备(整流器、逆变器、变频装置)。现阶段数据中心供电的UPS主要采用12脉冲整流，最主要的特征谐波为11次谐波和13次谐波，含量很低又采取了滤波装置，对供电系统影响很小。数据中心供电的UPS如果采用高频机谐波含量更低，基本可以忽略。用于电动机调速的单台变频装置，一般是6脉冲整流装置，其最主要的特征谐波为5次和7次谐波，谐波电流含量较高，危害较大，而空调动力系统各类水泵普遍采用变频调速以提高电机效率。因此对于数据中心供电系统中的电机调速变频器产生的5次和7次谐波需要高度重视，并采取有效的抑制措施，以免影响电能质量和品质，或者直接对IT设备产生干扰。
(3)数据中心供电系统的5、7次谐波应进行严格计算，估算出对电网或供电系统公共连接点的影响，采取有效措施，使谐波畸变不超过国家标准GB/T14549《电能质量 公用电网谐波》之规定。
(4)谐波治理采取“就地产生，就地处理”的原则，如果有必要，尽量在谐波源设备附近设置谐波抑制装置，减少线路中的谐波电流，降低线路损耗。
(5)“就地处理”有困难时还可在低压侧电容补偿回路串联电抗器来抑制谐波，但应计算谐振频率，采取措施避免发生谐振。
(6)尽量采用无源滤波装置才抑制谐波，有源滤波装置虽然滤波能力强，但是要消耗电能，成本高。
二、数据中心备用电源需求特点
数据中心的柴油发电机组是关键项目之关键负载的关键节点设备，谈到数据中心备用电源的需求特点，需要从数据中心的相关标准谈起，在中国建设各种形式的数据中心都需要遵守相关规范、标准。设计执行的主要法规和所采用的主要标准：
《高层建筑设计防火规范》GB50045
《供配电系统设计规范》GB50052
《20kV及以下变电所设计规范》GB50053
《低压配电设计规范》GB50054
《建筑物防雷设计规范》GB50057
《汽车库、修车库、停车场设计防火规范》GB50067
《建筑物电子信息系统防雷技术规范》GB50343
《民用建筑电气设计规范》JGJ16
数据中心机房设计主要参考：
《数据中心设计规范》GB50174
《Telecommunications Infrastructure Standard for Data Centers》ANSI/TIA-942
各种规范、标准对发电机系统都做了明确的说明、要求，但通过研读各种规范、标准我们发现，文件中对发电机的系统要求没有变化，只是对系统的组成、形式、供电范围等有一定的区别，也就是说数据中心中对发电机系统的需求特点基本是一致的。
在一致需求特点下对发电机的可靠性、安全性、系统组成完整性等有明确的要求。
数据中心备用发电机组运行特点，在一个供电正常的数据中心中，发电机系统一年的启动工作时间一般不会超过80～100小时(包括正常测试和带载测试)，早期的发电机系统没有由于产品本身限制或系统可靠性限制不太做带载测试，主要采用空载启动测试或空载启动并机测试(取决于系统的组成方式)，但此种测试方式不利于发电机的长寿命使用。现阶段产品本身的发展及系统可靠性的提高，更多的数据中心采用测试用假负载(10KV机组)进行单机带载测试，或通过发电机的实际负载进行带载测试。
备用发电机系统是以相对负载的系统，如采用10KV发电机对10KV母线段的切换具有一定的要求和难度，并且各地的供电单位对10KV段的使用是有着不同的规定的，所以发电机的启动、并机、母线输出、母线段切换等过程非常复杂，需要具有完善的机制和可靠的产品来支持。如采用低压机组，即使采用ATS切换机构，那么ATS的系统容量也是非常大的，对日常的管理等都提出了更高的要求。
以上是数据中心在日常使用备用发电机系统的一些特点，这些特点都和发电机的选型、系统组成、安装、测试等有着不可分割的关系，需要从各个环节来把控发电机产品的质量。
数据中心所追求的发电机第一特性为启动成功率，从以上的数据中心发电机日常使用中可以看出，在以年为统计单位时间间隔内，发电机启动的次数不会太多，一般情况下超不过30-50次，故每次启动的成功率就变得非常重要，因为面临的一个非常问题是，不知道哪次启动是真的停电了的启动，运维人员对发电机每一次成功的启动都如释重负，并希望下次启动成功依旧。
启动成功率是由很多方面组成的，从备用发电系统的设计、产品选型、产品选择、供应商选择、深化设计、安装、调试、测试、正常运维等各个方面都息息相关，可以一一展开说明：
1、系统设计：备用发电系统是由综合电气系统、机械系统、动力系统、消防系统、建筑系统、弱电系统等多个系统组成的一个综合项目，如发电机的发电机部分、辅助供电部分等属于电气系统，发动机和水箱风扇等属于机械系统、油箱及相关管路属于动力系统，发电机的信号、监控等属于弱电系统，而发电机所处的建筑物又包含了建筑和消防系统等。这么多系统的组合就要求需要一家具有实力的设计院对发电机系统进行全面而完善的设计。
2、产品选型和选择：数据中心到底如何选择发电机组，选择何种功率标定的机组，选择10KV机组还是低压机组，选择何种冷却方式机组等等，数据中心面临着众多的选择，但不管这些选择最后将如何决定购买何种形式的机组，首先需要的是选择市场主流品牌的成熟产品，退出市场具有一定的年限，有一定的保有量的产品。
3、供应商选择：供应商选择是个非常困难的事情，报价、成本、价格等因素经常成为选择一个供应商的重要原因，但还是要以技术为先导，并对供应商有一个比较好的前期考察，综合考虑供应商的实力，因为这些都与发电机的整体生命周期有着非常关键的联系。
4、深化设计：备用发电机系统是需要有一个深化设计的过程的，根据现场的实际情况，选择的发电机品牌，发电机配套电气设备的型号，进排风装置的设置，供油管路及设备的情况等，需要对发电机系统进行深化设计，以使系统更加合理、可靠。深化设计往往由供应商协助业主及设计院完成，所以上述的供应商选择就显得更加的重要。
5、安装、调试、测试：这是检验发电机性能的非常重要的环节和工作，如何安装好一个发电机是有很多需要关注的点的，这些将在其它章节阐述。调试也是非常重要的，空载调试、带载调试的结果是不一样的，2～3台并机和3台以上并机也是不一样的，当然最理想的状态是多台并机并带载测试，但现实中假负载比较困难，数据中心业主应对发电机的调试保持一个清醒的认识，这是一个相对漫长的过程。
数据中心所追求的发电机第二特性为安全性，包括了建筑物、消防、进排风、排烟等等的安全。首先建筑物应当安全，具有足够的抗震等级，并具有相配套的其它设施。消防系统也要有相关规范、标准的要求。进排风也是很重要，如果进排风做不好导致发电机运转时过热是会导致机组停机的。
数据中心备用发电机组的投入时间也是非常重要的特点，10KV发电机的投入过程比较复杂，包括多台发电机启动、并机，每台发电机对应的输出10KV开关应自动闭合，母线段的输出开关根据策略不同可能是先闭合，也可能后闭合，闭合后向市电进线母线段供电，市电母线段通过对开关进线分合闸操作将发电机的供电送入末端设备。低压机组可能就相对简单，或者直接ATS完成市电和发电机供电的切换，也可能是开关完成切换，但都会比10KV相对简单一些。