[發明專利]一種利用管網天然氣發電制冷的數據中心一體化供能裝置

有效

• 申請號: 201610615548.6
• 申請日: 2016-07-28
• 公開（公告）號: CN106050341B
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發明（設計）人: 徐文東;熊凡凡;符仁義;丁際昭;張容偉;陳秋雄;陳運文;陸涵;溫永剛;安成名;游詠
• 申請（專利權）人: 華南理工大學;深圳市燃氣集團股份有限公司
• 主分類號: F01K13/00
• 分類號: F01K13/00;F01K13/02;F01K17/04;F25B27/00;F17D1/05;F17D1/07
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司44102
• 代理人: 何淑珍

技術領域

本發明提出一種利用天然氣壓力能及天然氣自身燃燒釋放的能量發電制冷，并通過市電輔助保證數據中心及其他高能耗建筑供電供冷穩定性的一體化裝置。

背景技術

電和冷是燃氣系統節能技術的兩個主要產品，正是互聯網數據中心的動力能源，他們的有機結合將是很有前景的發展模式。

目前，城市燃氣主要通過管網系統進行運輸，天然氣利用時，上游的天然氣通過高壓管網輸送到城市燃氣或大型用戶。高壓天然氣需根據用戶的供氣壓力要求進行調壓，在各地的天然氣接收站或者調壓站調壓后進行城市燃氣管網系統供下游用戶使用。高壓天然氣在調壓的過程中會產生很大的壓力降，釋放大量的能量，以日生產50萬立方米的門站為例，壓力從4.0MPa降至0.4MPa，導致的壓力能損失約101.7KJ/h。如果能采用適當的方式回收利用這部分壓力能，將能在很大程度上提高能源利用率和天然氣管網運行的經濟性。“十二五”期間，各級政府全面推廣余熱余壓回收利用技術，推進低品質熱源的回收利用，形成能源的梯級綜合利用。隨著城市天然氣應用力度的逐漸增加，天然氣管網的發展，高壓天然氣的壓力能回收利用技術將具有廣闊的發展前景。

在互聯網方面，隨著信息化與工業化的深入推進，特別是移動互聯網與智能手機產業的發展與普及，大大改變了人們的生活方式，社會組織與運作模式也帶來了調整。隨著越來越多社會和人類信息的電子化，以及信息交互與計算能力的大大提高和成本逐步下降。人類社會的生產力再次得到飛躍，人們越來越多的精力投入到創新當中。正是由于此輪移動互聯網技術發展，造就了數字經濟業務的飛速擴張。全球G20數字經濟增長率平均為11％，發展中國家平均達到18％，遠遠高于傳統產業。

數字經濟的飛速發展，帶了大量電子數據的儲存、計算和交換的需求。數據中心的需求量突飛猛進，2008年起全球主要市場均開始了數據中心大規模建設的時代，年度投資增長率保持在10％以上。數據中心機房內放置著大量的服務器、交換機和儲存設備，這些IT設備需要保持7x24x365的在線工作，滿足各類數字業務的需求。IT設備的耗電量是驚人的，每平方米建筑面積的功耗高達1000～2000瓦，甚至更高。而常規的民用或商業建筑，功耗僅70～150瓦。

2016年，在十三五的開局之年，在國家大力倡導互聯網+的環境下，天然氣余冷及壓力能利用的節能技術，與綠色云計算數據中心產業的結合，迎來了最佳發展機遇期。

發明內容

本發明提出一種利用管網天然氣發電制冷的數據中心供能系統和一體化裝置，該裝置安全性能好，低能耗，易維護，高效率的利用天然氣管網壓力能進行發電制冷，并以天然氣燃燒發電制冷為輔，市電供應為保障，為高能耗、需求波動較大的建筑提供穩定的低成本的綠色能源。

本發明實現上述目的的技術方案為：

一種利用管網天然氣發電制冷的數據中心一體化供能裝置，其特征在于：包括監測調控系統、壓力能發電制冷系統、天然氣冷電聯供系統和市電制冷系統，其中壓力能發電制冷系統的天然氣排氣口與天然氣冷電聯供系統的天然氣進氣口相連，

所述壓力能發電制冷系統包括膨脹發電系統和冷媒制冷系統，所述膨脹發電系統包括通過管路連接在高壓管網和低壓管網之間的透平膨脹機，所述透平膨脹機的輸出軸依次連接第一變速器及第一發電機，所述第一發電機的電力輸出端通過第一變壓同步器向外供電；所述冷媒制冷系統包括依靠管路依次連接形成冷媒循環回路的換熱器、冷媒泵、冷媒儲罐、由第一供水泵供水的制冷器，所述透平膨脹機流出的天然氣與換熱器換熱后一部分天然氣進入天然氣冷電聯供系統，另一部分進入中低壓管網；

天然氣冷電聯供系統包括燃燒發電系統和吸附制冷系統，所述燃燒發電系統包括通過管路依次連接的燃燒室、燃氣透平、由第二供水泵供水的余熱鍋爐、蒸汽透平，所述燃氣透平的輸出軸依次連接第二變速器及第二發電機，所述第二發電機的電力輸出端通過第二變壓同步器向外供電；所述蒸汽透平的輸出軸依次連接第三變速器及第三發電機，所述第三發電機的電力輸出端通過第三變壓同步器向外供電；所述吸附制冷系統通過管路連接在蒸汽透平下游，主要由第三供水泵供水的吸收式制冷空調組成，蒸汽透平排放的蒸汽作為輸入吸收式制冷空調的熱源；

所述市電制冷系統通過市電向負載供電，并通過冷水空調向負載供冷，主要由冷水空調組成，通過管路依次主要由冷卻塔、第四供水泵、冷水機組冷凝器、冷水機組蒸發器、第五供水泵組成。