[發明專利]一種基于多直流微電網的綠色數據中心供電系統

在審

• 申請號: 201710273449.9
• 申請日: 2017-04-25
• 公開（公告）號: CN107026447A
• 公開（公告）日: 2017-08-08
• 發明（設計）人: 姜文俊;劉念
• 申請（專利權）人: 華北電力大學
• 主分類號: H02J1/10
• 分類號: H02J1/10;H02J7/35;H02J3/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種綠色數據中心供電系統。尤其是涉及一種利用多直流微電網為綠色數據中心供電的系統。

背景技術

隨著世界經濟形勢的改變，信息產業和電子信息產業扮演著越來越重要的角色，同樣在我國這兩個新興產業稱為國民經濟新的增長點。而互聯網的興起，已經稱為世界各國公認的經濟新的增長點，也是各國綜合國力的新競爭制高點，為了能夠搶奪該制高點，世界各國都加緊以信心化建設為核心的產業發展。 數據中心是互聯網產業發展的基礎，是互聯網安全運行地保障，對于數據中心來說其供電系統的穩定和安全至關重要。

數據中心已經成為支撐信息產業的基礎計算設備，然而隨著信息產業的不斷發展整合，數據中心越來越龐大，其消耗了巨大的電能，另一方面也會排放大量的溫室氣體。同時，電能本身是一種清潔能源，但是目前傳統發電廠以火力發電為主，如果單純地以傳統電能進行供電，會進一步加劇傳統化石燃料的消耗和環境的污染，不利于能源危機和環境問題的解決，不符合綠色數據中心可持續發展的觀念。因此，需要進行綠色數據中心供電系統的研究，多利用可再生的清潔能源，從而提高綠色數據中心的環保性和低碳性。

與傳統發電廠所對應的是分布式發電地迅速發展，分布式電源包括太陽能光伏發電、風力發電、微燃機、燃料電池、生物質能等，這些分布式能源是清潔環保的能源，其高效地利用可以有效地緩解能源危機和環境污染問題。但是，分布式電源，尤其是光伏發電和風力發電，具有很高的間歇性和隨機性，其單機接入成本較高、控制困難，相對于大電網來說是一個不可控源，因此大電網往往采取限制和隔離的方式來處理分布式電源，長期以來就會大大限制了分布式電源的應用和發展。綠色數據中心對供電可靠性要求很高，如果直接利用間歇性和隨機性很高的分布式電源為數據中心供電顯然是行不通的。微電網是一種由負荷、分布式電源、儲能設備、保護裝置、電力電子變換裝置構成的小型發配用電系統，可以充分地利用可再生分布式電源，協調大電網與分布式電源的矛盾。

因此，設計了綠色數據中心多直流微電網供電系統，利用多直流微電網為數據中心進行供電，在充分利用可再生能源的同時，提高數據中心供電系統的供電安全性和可靠性。當大電網正常運行時，系統處于并網狀態下，而如果大電網出現故障，系統可以處于孤島狀態下繼續為數據中心供電，當系統中某個子微電網出現故障時可以退出運行，系統其他部分繼續為數據中心供電。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是，提供了綠色數據中心多直流微電網供電系統，實現可再生能源的高效梯級利用，緩解環境污染和能源危機的壓力，為綠色數據中心提供清潔低碳地電能，通過多直流微電網提高了供電的可靠性、穩定性和靈活性。

本發明所采用的技術方案是：包括公共電網單元、蓄電池儲能單元、分布式電源單元、高功率負荷單元、子直流微電網單元和高壓直流母線單元，其中：所述的公共電網單元，公共電網通過雙向交流-直流（AC-DC）變換器連接在高壓直流母線上；所述的蓄電池儲能單元，蓄電池通過第一雙向直流-直流（DC-DC）變換器連接高壓直流母線上；所述的分布式電源單元，包括光伏電池、微燃機和風力發電機，其中光伏電池通過第一直流-直流（DC-DC）變換器連接在高壓直流母線上，微燃機通過第一交流-直流（AC-DC）變換器連接在高壓直流母線上，風力發電機通過第二交流-直流（AC-DC）變換器連接在高壓直流母線上；所述的高功率負荷單元，包括高功率直流數據中心負荷和高功率交流數據中心負荷，其中高功率直流數據中心負荷通過第二直流-直流（DC-DC）變換器連接在高壓直流母線上，高功率交流數據中心負荷通過第一直流-交流（DC-AC）變換器連接在高壓直流母線上；所述的子直流微電網單元，包括子直流微電網和第二雙向直流-直流（DC-DC）變換器，其中子直流微電網之間通過第二雙向直流-直流（DC-DC）變換器連接，各子直流微電網同時還連接在高壓直流母線上。

所述的子直流微電網包括一個通過第三雙向直流-直流（DC-DC）變換器連接在高壓直流母線上的低壓直流母線、通過第五直流-直流（DC-DC）變換器連接在低壓直流母線上的低功率數據中心直流負荷、通過第二直流-交流（DC-AC）變換器連接在低壓直流母線上的低功率數據中心交流負荷、蓄電池、光伏電池、燃料電池、微燃機，其中，光伏電池通過第三直流-直流（DC-DC）變換器連接在低壓直流母線上，燃料電池通過第四直流-直流（DC-DC）變換器連接在低壓直流母線上，微燃機通過第三交流-直流（AC-DC）變換器連在低壓直流母線上。