本發(fā)明公開涉及儲能供電，尤其涉及一種用于數(shù)據(jù)中心的儲能供電方法。

背景技術(shù)：

1、近年來，數(shù)據(jù)中心和通信機房作為支撐海量數(shù)據(jù)存儲、處理與傳輸?shù)暮诵幕A(chǔ)設(shè)施，其規(guī)模隨之急劇擴張，以應(yīng)對互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、云計算、大數(shù)據(jù)分析以及人工智能等新興技術(shù)領(lǐng)域的巨大需求。

2、然而，這也帶來了若干重大挑戰(zhàn)，其中尤為突出的是電力供應(yīng)與能效問題。電力需求的激增要求更為可靠的電網(wǎng)支持和更高效的儲能能源利用策略，同時也促使業(yè)界探索和采用可再生能源、優(yōu)化冷卻系統(tǒng)、實施智能化能源管理等解決方案，以減輕對傳統(tǒng)能源的依賴，降低碳足跡。

3、當(dāng)前，現(xiàn)有用于數(shù)據(jù)中心供電的儲能供電系統(tǒng)的供電方法主要有：ups交流供電、巴拿馬電源供電。其中，采用ups交流供電的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心和通信機房供配電系統(tǒng)一般包括10kv高壓配電系統(tǒng)、變壓器、低壓配電、不間斷電源系統(tǒng)及其輸入輸出配電、機房內(nèi)部末配電，其詳細(xì)電路圖可以參見圖1；二巴拿馬電源則是利用整流變壓器磁飽和特性，在后端接ac/dc轉(zhuǎn)換器進行整流轉(zhuǎn)換，其好處是效率會比較高，但是余電不能上網(wǎng)，整流的電壓比較低(336v/240v)，接入綠色能源有限，成本較高，同時綠色能源接入通過10kv，光伏的利用效率不高。

4、由此，無論是采用傳統(tǒng)的ups交流供電方案，以及近年來發(fā)展起來的巴拿馬電源，都會存在以下問題：(1)無縫并離網(wǎng)切換時間較長，ups交流供電方案更是需要采用到sts靜態(tài)轉(zhuǎn)換開關(guān)進行sts切換，難以滿足5/15ms的切換時間；(2)能量管理不佳，綠色能源(例如：太陽能、風(fēng)能、熱儲能、氫儲能、抽水儲能)接入及消納效率較低；(3)電池利用率低，創(chuàng)造不了附加價值；(4)屬于被動負(fù)載，電能質(zhì)量低，需要額外的svg(static?var?generator，靜止無功發(fā)生器)設(shè)備進行補充。

5、由此，當(dāng)前亟需構(gòu)建新的電力架構(gòu)，設(shè)計一種用于數(shù)據(jù)中心的新型儲能供電方法，以達到高效可靠、分布式綠色能源消納、無縫切換的電力供應(yīng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是：設(shè)計一種用于數(shù)據(jù)中心的儲能供電方法，以解決現(xiàn)有用于數(shù)據(jù)中心供電的傳統(tǒng)儲能供電方式所存在的無法實現(xiàn)無縫并離網(wǎng)切換以及綠色能源消納效率低的問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種用于數(shù)據(jù)中心的儲能供電方法，其不包括ups電源，且包括：變壓器、儲能逆變器、儲能電池、分布式綠色能源和it負(fù)載；其中，所述變壓器的輸入端連接高壓交流配電網(wǎng)，所述變壓器輸出端連接儲能逆變器，所述儲能逆變器的輸出端連接低壓直流微網(wǎng)母線；所述儲能電池、分布式綠色能源和it負(fù)載分別通過獨立的dc/dc轉(zhuǎn)換器連接所述低壓直流微網(wǎng)母線；高壓交流配電網(wǎng)輸出電壓經(jīng)過變壓器、儲能逆變器后傳輸至低壓直流微網(wǎng)母線；分布式綠色能源傳輸電壓至低壓直流微網(wǎng)母線；當(dāng)儲能電池或it負(fù)載有充電需求時，所述低壓直流微網(wǎng)母線對儲能電池或it負(fù)載進行供電。

3、進一步的，在本發(fā)明所述的儲能供電方法中，包括兩組所述變壓器、儲能逆變器、儲能電池和分布式綠色能源，所述低壓直流微網(wǎng)母線包括第一低壓直流微網(wǎng)母線和第二低壓直流微網(wǎng)母線；兩組所述變壓器的輸入端均與所述高壓交流配電網(wǎng)連接，且輸出端分別連接各組的儲能逆變器，一組所述儲能逆變器的輸出端連接第一低壓直流微網(wǎng)母線，另一組所述儲能逆變器的輸出端連接第二低壓直流微網(wǎng)母線；其中，所述第一低壓直流微網(wǎng)母線和第二低壓直流微網(wǎng)母線通過dc/dc轉(zhuǎn)換器連接所述it負(fù)載。

4、進一步的，在本發(fā)明所述的儲能供電方法中，一組所述儲能電池和分布式綠色能源分別通過獨立的dc/dc轉(zhuǎn)換器連接所述第一低壓直流微網(wǎng)母線；另一組所述儲能電池和分布式綠色能源分別通過獨立的dc/dc轉(zhuǎn)換器連接所述第二低壓直流微網(wǎng)母線。

5、進一步的，在本發(fā)明所述的儲能供電方法中，所述變壓器的輸入端通過框架式斷路器與所述高壓交流配電網(wǎng)連接。

6、進一步的，在本發(fā)明所述的儲能供電方法中，所述高壓交流配電網(wǎng)的輸出電壓為10kv、20kv或35kv。

7、進一步的，在本發(fā)明所述的儲能供電方法中，所述分布式綠色能源包括太陽能能源、風(fēng)能能源、熱儲能能源、氫儲能能源、抽水儲能能源。

8、進一步的，在本發(fā)明所述的儲能供電方法中，還包括水冷機組，所述低壓直流微網(wǎng)母線通過dc/ac變頻器與所述水冷機組連接。

9、進一步的，在本發(fā)明所述的儲能供電方法中，所述儲能電池為組串式儲能電池，其包括多簇電池，多簇所述電池與多個獨立的dc/dc轉(zhuǎn)換器分別連接，以通過dc/dc轉(zhuǎn)換器與所述低壓直流微網(wǎng)母線連接。

10、進一步的，在本發(fā)明所述的儲能供電方法中，所述it負(fù)載包括多個負(fù)載單元，且所述低壓直流微網(wǎng)母線通過單個dc/dc轉(zhuǎn)換器與多個負(fù)載單元分別連接。

11、本發(fā)明的有益效果在于：發(fā)明人優(yōu)化設(shè)計了一種用于數(shù)據(jù)中心的儲能供電方法，其通過對自身電力架構(gòu)進行全新設(shè)計，可以達到高效可靠、分布式綠色能源消納、無縫切換的電力供應(yīng)。

12、在本發(fā)明所設(shè)計的這種儲能供電方法中，其采用了全新的直流構(gòu)網(wǎng)設(shè)計的儲能系統(tǒng)及pcs柔性構(gòu)網(wǎng)系統(tǒng)，即利用儲能逆變器對接收到的來自于變壓器輸送的高壓交流電轉(zhuǎn)化為低壓直流電，并輸入至低壓直流微網(wǎng)母線以進行供電；同時，通過設(shè)置低壓直流微網(wǎng)母線對儲能電池、分布式綠色能源和it負(fù)載分別連接，可以實現(xiàn)多路電壓輸入源(包括至少一個儲能逆變器輸入源和分布式綠色能源輸入源)低壓直流微網(wǎng)母線的供電，當(dāng)任意一路輸入源出現(xiàn)異常時，低壓直流微網(wǎng)母線都能夠提供電壓，實現(xiàn)0ms無縫備電切換。

13、并且，本發(fā)明在設(shè)計時，將分布式綠色能源直接通過dc/dc轉(zhuǎn)換器與上述低壓直流微網(wǎng)母線連接，其采用集中式直流架構(gòu)對光伏等綠色能源進行消納，儲存，不用經(jīng)過10kv側(cè)向下整流，整體效率較傳統(tǒng)ups供電系統(tǒng)、巴拿馬電源高，可以有效提高綠色能源使用率。

14、此外，傳統(tǒng)的ups供電系統(tǒng)方案或者巴拿馬電源方案，要求15min的保電，儲能電池備份后基本不用，而本發(fā)明的儲能供電方法采用直流構(gòu)網(wǎng)技術(shù)，結(jié)合儲能系統(tǒng)后，能夠?qū)崿F(xiàn)儲能行業(yè)的削峰填谷。

15、另外，在實際應(yīng)用時，本發(fā)明的儲能供電方法可以采用大容量的儲能電池，同時搭配柴油發(fā)電機作為外部高壓交流配電網(wǎng)的供電源對數(shù)據(jù)中心進行備電，大容量電池也可以為數(shù)據(jù)中心提供更久的備電時間，從一定程度上說，可以減小柴油發(fā)電的配比容量。

16、由此可見，采用本發(fā)明所設(shè)計的這種儲能供電方法可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心供電時的0ms無縫直切，并實現(xiàn)分布式綠色能源消納，其可靠性強且實際應(yīng)用效果優(yōu)異，其具有良好的推廣前景和應(yīng)用價值。

技術(shù)特征：

1.一種用于數(shù)據(jù)中心的儲能供電方法，其特征在于，不包括ups電源，且包括：變壓器、儲能逆變器、儲能電池、分布式綠色能源和it負(fù)載；其中，所述變壓器的輸入端連接高壓交流配電網(wǎng)，所述變壓器輸出端連接儲能逆變器，所述儲能逆變器的輸出端連接低壓直流微網(wǎng)母線；所述儲能電池、分布式綠色能源和it負(fù)載分別通過獨立的dc/dc轉(zhuǎn)換器連接所述低壓直流微網(wǎng)母線；高壓交流配電網(wǎng)輸出電壓經(jīng)過變壓器、儲能逆變器后傳輸至低壓直流微網(wǎng)母線；分布式綠色能源傳輸電壓至低壓直流微網(wǎng)母線；當(dāng)儲能電池或it負(fù)載有充電需求時，所述低壓直流微網(wǎng)母線對儲能電池或it負(fù)載進行供電。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能供電方法，其特征在于，包括兩組所述變壓器、儲能逆變器、儲能電池和分布式綠色能源，所述低壓直流微網(wǎng)母線包括第一低壓直流微網(wǎng)母線和第二低壓直流微網(wǎng)母線；兩組所述變壓器的輸入端均與所述高壓交流配電網(wǎng)連接，且輸出端分別連接各組的儲能逆變器，一組所述儲能逆變器的輸出端連接第一低壓直流微網(wǎng)母線，另一組所述儲能逆變器的輸出端連接第二低壓直流微網(wǎng)母線；其中，所述第一低壓直流微網(wǎng)母線和第二低壓直流微網(wǎng)母線通過dc/dc轉(zhuǎn)換器連接所述it負(fù)載。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的儲能供電方法，其特征在于，一組所述儲能電池和分布式綠色能源分別通過獨立的dc/dc轉(zhuǎn)換器連接所述第一低壓直流微網(wǎng)母線；另一組所述儲能電池和分布式綠色能源分別通過獨立的dc/dc轉(zhuǎn)換器連接所述第二低壓直流微網(wǎng)母線。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能供電方法，其特征在于，所述變壓器的輸入端通過框架式斷路器與所述高壓交流配電網(wǎng)連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能供電方法，其特征在于，所述高壓交流配電網(wǎng)的輸出電壓為10kv、20kv或35kv。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能供電方法，其特征在于，所述分布式綠色能源包括太陽能能源、風(fēng)能能源、熱儲能能源、氫儲能能源、抽水儲能能源。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能供電方法，其特征在于，還包括水冷機組，所述低壓直流微網(wǎng)母線通過dc/ac變頻器與所述水冷機組連接。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能供電方法，其特征在于，所述儲能電池為組串式儲能電池，其包括多簇電池，多簇所述電池與多個獨立的dc/dc轉(zhuǎn)換器分別連接，以通過dc/dc轉(zhuǎn)換器與所述低壓直流微網(wǎng)母線連接。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儲能供電方法，其特征在于，所述it負(fù)載包括多個負(fù)載單元，且所述低壓直流微網(wǎng)母線通過單個dc/dc轉(zhuǎn)換器與多個負(fù)載單元分別連接。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種用于數(shù)據(jù)中心的儲能供電方法，其不包括UPS電源，且包括：變壓器、儲能逆變器、儲能電池、分布式綠色能源和IT負(fù)載；其中，所述變壓器的輸入端連接高壓交流配電網(wǎng)，所述變壓器輸出端連接儲能逆變器，所述儲能逆變器的輸出端連接低壓直流微網(wǎng)母線；所述儲能電池、分布式綠色能源和IT負(fù)載分別通過獨立的DC/DC轉(zhuǎn)換器連接所述低壓直流微網(wǎng)母線；高壓交流配電網(wǎng)輸出電壓經(jīng)過變壓器、儲能逆變器后傳輸至低壓直流微網(wǎng)母線；分布式綠色能源傳輸電壓至低壓直流微網(wǎng)母線；當(dāng)儲能電池或IT負(fù)載有充電需求時，所述低壓直流微網(wǎng)母線對儲能電池或IT負(fù)載進行供電。該儲能供電方法可以達到高效可靠、分布式綠色能源消納、0ms無縫切換的電力供應(yīng)。

技術(shù)研發(fā)人員：郭靜,李國偉
受保護的技術(shù)使用者：福建時代星云科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9