[發(fā)明專利]一種數(shù)據(jù)中心能量綜合利用系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810202123.1
• 申請日: 2018-03-12
• 公開（公告）號: CN108282023A
• 公開（公告）日: 2018-07-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 阮琳;李振國;董海虹
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院電工研究所
• 主分類號: H02J9/06
• 分類號: H02J9/06;H02S10/20;H02S10/12;H02J7/14;H02K9/20
• 代理公司: 北京君泊知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11496
• 代理人: 王程遠(yuǎn);胡玉章

本發(fā)明涉及能源優(yōu)化利用和節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)據(jù)中心能量綜合利用系統(tǒng)。一種數(shù)據(jù)中心能量綜合利用系統(tǒng)，包括：風(fēng)光互補發(fā)電單元包括太陽能光伏矩陣、風(fēng)力發(fā)電機組、風(fēng)光互補控制器、蓄電池和蒸發(fā)冷卻逆變器；風(fēng)光互補控制器連接太陽能光伏矩陣、風(fēng)力發(fā)電機組和蓄電池，蓄電池連接蒸發(fā)冷卻逆變器；公用市電連接到蒸發(fā)冷卻逆變器上，與風(fēng)光互補發(fā)電單元并聯(lián)；公用市電連接蓄能單元和數(shù)據(jù)中心；蓄能單元提供緊急備用電，蓄能單元與數(shù)據(jù)中心連接；所述數(shù)據(jù)中心包括用能單元和蒸發(fā)冷卻服務(wù)器；余熱利用單元連接數(shù)據(jù)中心。本發(fā)明所述的能量綜合利用系統(tǒng)利用余熱為用戶提供熱水、發(fā)電、供暖，達(dá)到設(shè)備高效散熱且能源系統(tǒng)節(jié)能減排的目的。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及能源優(yōu)化利用和節(jié)能技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種數(shù)據(jù)中心能量綜合利用系統(tǒng)。

背景技術(shù)

隨著云計算、智慧城市和移動互聯(lián)網(wǎng)的大力發(fā)展，作為信息的重要載體——數(shù)據(jù)中心的數(shù)量和規(guī)模迅速增長，其能源消耗和碳排放問題日益突出。據(jù)統(tǒng)計，2015年數(shù)據(jù)中心能耗達(dá)到1000億度，占當(dāng)年全國工業(yè)用量的1.8％，相當(dāng)于整個三峽電站一年的發(fā)電量，且每年仍以12％的增速在逐年增長，預(yù)計到2020年碳排量將達(dá)到3.4億噸。

另一方面，中國數(shù)據(jù)中心的PUE平均值普遍大于2.2，數(shù)據(jù)中心能源效率低下，能源消耗巨大，與國際先進(jìn)水平相比有較大差距，如美國數(shù)據(jù)中心PUE已達(dá)1.9，先進(jìn)數(shù)據(jù)中心PUE甚至達(dá)到1.2以下。2015年初國家工信部聯(lián)合其他部委，提出了建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心的要求，盡量提升數(shù)據(jù)中心的能源利用效率，降低碳排放，提高可再生能源在數(shù)據(jù)中心供電的比例。

目前，數(shù)據(jù)中心的幾乎所有電力供應(yīng)均來自于公用電網(wǎng)。為進(jìn)一步降低碳排放量，提高供電可靠性，利用清潔能源形成新能源互補發(fā)電系統(tǒng)與公用電網(wǎng)協(xié)調(diào)配置的供電機制，構(gòu)建多能互補、經(jīng)濟(jì)高效、環(huán)保、無污染的數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)和能源利用系統(tǒng)。

同時，將具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的蒸發(fā)冷卻技術(shù)與數(shù)據(jù)中心關(guān)聯(lián)設(shè)備的有效結(jié)合融合將有利于提升設(shè)備效能，促進(jìn)節(jié)能減排，實現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心的保障。將具有自主知識產(chǎn)權(quán)的蒸發(fā)冷卻技術(shù)應(yīng)用到風(fēng)力發(fā)電機，光伏逆變器，數(shù)據(jù)中心用電單元，將能夠提升設(shè)備冷卻效果，提高設(shè)備供電可靠性。

申請?zhí)枮?00510086794.9中國發(fā)明專利公開了一種風(fēng)力發(fā)電機蒸發(fā)冷卻定子，將蒸發(fā)冷卻介質(zhì)灌入電機定子腔體內(nèi)，蒸發(fā)冷卻介質(zhì)在蒸發(fā)冷卻系統(tǒng)內(nèi)實現(xiàn)無泵密閉自然循環(huán)，利用液體介質(zhì)的氣化潛熱吸熱的原理冷卻介質(zhì)，溫升水平低，溫度分布均勻，電負(fù)荷高，同等容量的電機體積小，重量輕，材料利用率高。中國專利CN200320129492.1提出功率電力電子器件安裝在蒸發(fā)冷卻箱體的外側(cè)表面，功率模塊工作時的熱量傳至模塊內(nèi)側(cè)的蒸發(fā)冷卻工質(zhì)，冷卻工質(zhì)吸熱沸騰冷卻。該方式傳熱效果好，冷卻結(jié)構(gòu)簡單，無噪音。數(shù)據(jù)中心用電單元(超級計算單元、交換器、信息設(shè)備等)的冷卻在中國專利CN101751096A中給出，其實現(xiàn)了超級計算機表貼式冷卻結(jié)構(gòu)。

目前傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心制冷方式多采用空調(diào)制冷方式，以空氣作為一次熱交換的冷卻工質(zhì)，直接把數(shù)據(jù)中心設(shè)備產(chǎn)生的熱量排放到空氣中，造成能耗的增加和環(huán)境的污染；也有采用水冷板直接將熱量與水進(jìn)行熱交換制冷的解決方案，水冷散熱冷卻效果好，但是水強迫循環(huán)的高壓力和水的導(dǎo)電性將給電子設(shè)備造成運行安全隱患。如果能采用絕緣工質(zhì)替換水同時實現(xiàn)工質(zhì)自然循環(huán)，再將數(shù)據(jù)中心的余熱進(jìn)行利用就能夠進(jìn)一步實現(xiàn)綠色數(shù)據(jù)中心的目標(biāo)。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述的技術(shù)問題，本發(fā)明采用可再生能源互補與公用電網(wǎng)匹配供電，蓄能單元余熱利用的能源綜合利用系統(tǒng)，從而達(dá)到節(jié)能減排的目的。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種數(shù)據(jù)中心能量綜合利用系統(tǒng)，包括：

風(fēng)光互補發(fā)電單元，其包括太陽能光伏矩陣、風(fēng)力發(fā)電機組、風(fēng)光互補控制器、蓄電池和蒸發(fā)冷卻逆變器；所述風(fēng)光互補控制器、所述蓄電池和所述蒸發(fā)冷卻逆變器依次連接；所述太陽能光伏矩陣和風(fēng)力發(fā)電機組均連接到所述風(fēng)管互補控制器上；