行业新闻
1、近年来,数据中心和通信机房作为支撑海量数据存储、处理与传输的核心基础设施,其规模随之急剧扩张,以应对互联网服务、云计算、大数据分析以及人工智能等新兴技术领域的巨大需求。
2、然而,这也带来了若干重大挑战,其中尤为突出的是电力供应与能效问题。电力需求的激增要求更为可靠的电网支持和更高效的储能能源利用策略,同时也促使业界探索和采用可再生能源、优化冷却系统、实施智能化能源管理等解决方案,以减轻对传统能源的依赖,降低碳足迹。
3、当前,现有用于数据中心供电的储能供电系统的供电方法主要有:ups交流供电、巴拿马电源供电。其中,采用ups交流供电的传统数据中心和通信机房供配电系统一般包括10kv高压配电系统、变压器、低压配电、不间断电源系统及其输入输出配电、机房内部末配电,其详细电路图可以参见图1;二巴拿马电源则是利用整流变压器磁饱和特性,在后端接ac/dc转换器进行整流转换,其好处是效率会比较高,但是余电不能上网,整流的电压比较低(336v/240v),接入绿色能源有限,成本较高,同时绿色能源接入通过10kv,光伏的利用效率不高。
4、由此,无论是采用传统的ups交流供电方案,以及近年来发展起来的巴拿马电源,都会存在以下问题:(1)无缝并离网切换时间较长,ups交流供电方案更是需要采用到sts静态转换开关进行sts切换,难以满足5/15ms的切换时间;(2)能量管理不佳,绿色能源(例如:太阳能、风能、热储能、氢储能、抽水储能)接入及消纳效率较低;(3)电池利用率低,创造不了附加价值;(4)属于被动负载,电能质量低,需要额外的svg(static var generator,静止无功发生器)设备进行补充。
5、由此,当前亟需构建新的电力架构,设计一种用于数据中心的新型储能供电方法,以达到高效可靠、分布式绿色能源消纳、无缝切换的电力供应。
1、本发明所要解决的技术问题是:设计一种用于数据中心的储能供电方法,以解决现有用于数据中心供电的传统储能供电方式所存在的无法实现无缝并离网切换以及绿色能源消纳效率低的问题。
2、为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种用于数据中心的储能供电方法,其不包括ups电源,且包括:变压器、储能逆变器、储能电池、分布式绿色能源和it负载;其中,所述变压器的输入端连接高压交流配电网,所述变压器输出端连接储能逆变器,所述储能逆变器的输出端连接低压直流微网母线;所述储能电池、分布式绿色能源和it负载分别通过独立的dc/dc转换器连接所述低压直流微网母线;高压交流配电网输出电压经过变压器、储能逆变器后传输至低压直流微网母线;分布式绿色能源传输电压至低压直流微网母线;当储能电池或it负载有充电需求时,所述低压直流微网母线对储能电池或it负载进行供电。
3、进一步的,在本发明所述的储能供电方法中,包括两组所述变压器、储能逆变器、储能电池和分布式绿色能源,所述低压直流微网母线包括第一低压直流微网母线和第二低压直流微网母线;两组所述变压器的输入端均与所述高压交流配电网连接,且输出端分别连接各组的储能逆变器,一组所述储能逆变器的输出端连接第一低压直流微网母线,另一组所述储能逆变器的输出端连接第二低压直流微网母线;其中,所述第一低压直流微网母线和第二低压直流微网母线通过dc/dc转换器连接所述it负载。
4、进一步的,在本发明所述的储能供电方法中,一组所述储能电池和分布式绿色能源分别通过独立的dc/dc转换器连接所述第一低压直流微网母线;另一组所述储能电池和分布式绿色能源分别通过独立的dc/dc转换器连接所述第二低压直流微网母线、进一步的,在本发明所述的储能供电方法中,所述变压器的输入端通过框架式断路器与所述高压交流配电网连接。
6、进一步的,在本发明所述的储能供电方法中,所述高压交流配电网的输出电压为10kv、20kv或35kv。
7、进一步的,在本发明所述的储能供电方法中,所述分布式绿色能源包括太阳能能源、风能能源、热储能能源、氢储能能源、抽水储能能源。
8、进一步的,在本发明所述的储能供电方法中,还包括水冷机组,所述低压直流微网母线通过dc/ac变频器与所述水冷机组连接。
9、进一步的,在本发明所述的储能供电方法中,所述储能电池为组串式储能电池,其包括多簇电池,多簇所述电池与多个独立的dc/dc转换器分别连接,以通过dc/dc转换器与所述低压直流微网母线、进一步的,在本发明所述的储能供电方法中,所述it负载包括多个负载单元,且所述低压直流微网母线通过单个dc/dc转换器与多个负载单元分别连接。
11、本发明的有益效果在于:发明人优化设计了一种用于数据中心的储能供电方法,其通过对自身电力架构进行全新设计,可以达到高效可靠、分布式绿色能源消纳、无缝切换的电力供应。
12、在本发明所设计的这种储能供电方法中,其采用了全新的直流构网设计的储能系统及pcs柔性构网系统,即利用储能逆变器对接收到的来自于变压器输送的高压交流电转化为低压直流电,并输入至低压直流微网母线以进行供电;同时,通过设置低压直流微网母线对储能电池、分布式绿色能源和it负载分别连接,可以实现多路电压输入源(包括至少一个储能逆变器输入源和分布式绿色能源输入源)低压直流微网母线的供电,当任意一路输入源出现异常时,低压直流微网母线ms无缝备电切换。
13、并且,本发明在设计时,将分布式绿色能源直接通过dc/dc转换器与上述低压直流微网母线连接,其采用集中式直流架构对光伏等绿色能源进行消纳,储存,不用经过10kv侧向下整流,整体效率较传统ups供电系统、巴拿马电源高,可以有效提高绿色能源使用率。
14、此外,传统的ups供电系统方案或者巴拿马电源方案,要求15min的保电,储能电池备份后基本不用,而本发明的储能供电方法采用直流构网技术,结合储能系统后,能够实现储能行业的削峰填谷。
15、另外,在实际应用时,本发明的储能供电方法可以采用大容量的储能电池,同时搭配柴油发电机作为外部高压交流配电网的供电源对数据中心进行备电,大容量电池也可以为数据中心提供更久的备电时间,从一定程度上说,可以减小柴油发电的配比容量。
16、由此可见,采用本发明所设计的这种储能供电方法可以实现数据中心供电时的0ms无缝直切,并实现分布式绿色能源消纳,其可靠性强且实际应用效果优异,其具有良好的推广前景和应用价值。
1.一种用于数据中心的储能供电方法,其特征在于,不包括ups电源,且包括:变压器、储能逆变器、储能电池、分布式绿色能源和it负载;其中,所述变压器的输入端连接高压交流配电网,所述变压器输出端连接储能逆变器,所述储能逆变器的输出端连接低压直流微网母线;所述储能电池、分布式绿色能源和it负载分别通过独立的dc/dc转换器连接所述低压直流微网母线;高压交流配电网输出电压经过变压器、储能逆变器后传输至低压直流微网母线;分布式绿色能源传输电压至低压直流微网母线;当储能电池或it负载有充电需求时,所述低压直流微网母线对储能电池或it负载进行供电。2.根据权利要求1所述的储能供电方法,其特征在于,包括两组所述变压器、储能逆变器、储能电池和分布式绿色能源,所述低压直流微网母线包括第一低压直流微网母线和第二低压直流微网母线;两组所述变压器的输入端均与所述高压交流配电网连接,且输出端分别连接各组的储能逆变器,一组所述储能逆变器的输出端连接第一低压直流微网母线,另一组所述储能逆变器的输出端连接第二低压直流微网母线;其中,所述第一低压直流微网母线和第二低压直流微网母线通过dc/dc转换器连接所述it负载。
3.根据权利要求2所述的储能供电方法,其特征在于,一组所述储能电池和分布式绿色能源分别通过独立的dc/dc转换器连接所述第一低压直流微网母线;另一组所述储能电池和分布式绿色能源分别通过独立的dc/dc转换器连接所述第二低压直流微网母线所述的储能供电方法,其特征在于,所述变压器的输入端通过框架式断路器与所述高压交流配电网连接。
5.根据权利要求1所述的储能供电方法,其特征在于,所述高压交流配电网的输出电压为10kv、20kv或35kv。
6.根据权利要求1所述的储能供电方法,其特征在于,所述分布式绿色能源包括太阳能能源、风能能源、热储能能源、氢储能能源、抽水储能能源。
7.根据权利要求1所述的储能供电方法,其特征在于,还包括水冷机组,所述低压直流微网母线通过dc/ac变频器与所述水冷机组连接。
8.根据权利要求1所述的储能供电方法,其特征在于,所述储能电池为组串式储能电池,其包括多簇电池,多簇所述电池与多个独立的dc/dc转换器分别连接,以通过dc/dc转换器与所述低压直流微网母线所述的储能供电方法,其特征在于,所述it负载包括多个负载单元,且所述低压直流微网母线通过单个dc/dc转换器与多个负载单元分别连接。
本发明公开了一种用于数据中心的储能供电方法,其不包括UPS电源,且包括:变压器、储能逆变器、储能电池、分布式绿色能源和IT负载;其中,所述变压器的输入端连接高压交流配电网,所述变压器输出端连接储能逆变器,所述储能逆变器的输出端连接低压直流微网母线;所述储能电池、分布式绿色能源和IT负载分别通过独立的DC/DC转换器连接所述低压直流微网母线;高压交流配电网输出电压经过变压器、储能逆变器后传输至低压直流微网母线;分布式绿色能源传输电压至低压直流微网母线;当储能电池或IT负载有充电需求时,所述低压直流微网母线对储能电池或IT负载进行供电。该储能供电方法可以达到高效可靠、分布式绿色能源消纳、0ms无缝切换的电力供应。
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