摘要
数据中心是大型且电力消耗迅速增长的设施，其冷却系统占据了能源需求的很大份额。本研究的一个重要贡献是在一致的操作假设下，对三种数据中心冷却方案进行了基于气候因素的每小时技术经济比较：传统的水冷离心式冷水机组基线方案、磁悬浮轴承冷水机组（MBC）系统，以及结合了含水层热能储存（ATES）的MBC系统。该比较针对亚利桑那州菲尼克斯和阿拉斯加费尔班克斯两大地区进行，这两个地区的冷却气候差异显著。每小时模拟使用了相同的信息技术（IT）负载分布、相同的总安装制冷机组容量（由两台4058千瓦的制冷机组表示）、通用的水侧热经济器控制装置，以及特定地点的天气和电力价格。结果显示，在菲尼克斯，MBC系统将年冷却系统电力消耗从1169.4兆瓦时减少到957.4兆瓦时（减少了18.1%）；在费尔班克斯，这一数字从361.6兆瓦时减少到319.4兆瓦时（减少了11.7%）。冷却系统的峰值电力需求在菲尼克斯减少了119.4千瓦，在费尔班克斯减少了71.6千瓦。相对于离心式冷水机组基线方案，MBC方案在菲尼克斯的简单投资回收期为5.8年，但在假设的电价条件下，在费尔班克斯不具备经济吸引力。仅使用MBC方案的年冷却电力消耗最低。MBC+ATES方案仅作为一个筛选级别的、辅助排热的冷储存方案进行评估，而非对季节性ATES进行全面的技术经济分析，同时也没有进行特定地点的水文地质可行性评估。在假设的运营维护成本结构下，MBC+ATES方案的节电折现值高于仅使用MBC方案，但这一经济优势并非源自其比MBC方案更多的冷却电力节省。由于资本成本较高，MBC+ATES方案的回收期也更长。这些结果表明，先进冷却方案的价值取决于气候条件、自然冷却的可用性、电力定价、储能假设以及本研究模型框架中的经济假设。
