[发明专利]一种基于多直流微电网的绿色数据中心供电系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种绿色数据中心供电系统。尤其是涉及一种利用多直流微电网为绿色数据中心供电的系统。

背景技术

随着世界经济形势的改变，信息产业和电子信息产业扮演着越来越重要的角色，同样在我国这两个新兴产业称为国民经济新的增长点。而互联网的兴起，已经称为世界各国公认的经济新的增长点，也是各国综合国力的新竞争制高点，为了能够抢夺该制高点，世界各国都加紧以信心化建设为核心的产业发展。 数据中心是互联网产业发展的基础，是互联网安全运行地保障，对于数据中心来说其供电系统的稳定和安全至关重要。

数据中心已经成为支撑信息产业的基础计算设备，然而随着信息产业的不断发展整合，数据中心越来越庞大，其消耗了巨大的电能，另一方面也会排放大量的温室气体。同时，电能本身是一种清洁能源，但是目前传统发电厂以火力发电为主，如果单纯地以传统电能进行供电，会进一步加剧传统化石燃料的消耗和环境的污染，不利于能源危机和环境问题的解决，不符合绿色数据中心可持续发展的观念。因此，需要进行绿色数据中心供电系统的研究，多利用可再生的清洁能源，从而提高绿色数据中心的环保性和低碳性。

与传统发电厂所对应的是分布式发电地迅速发展，分布式电源包括太阳能光伏发电、风力发电、微燃机、燃料电池、生物质能等，这些分布式能源是清洁环保的能源，其高效地利用可以有效地缓解能源危机和环境污染问题。但是，分布式电源，尤其是光伏发电和风力发电，具有很高的间歇性和随机性，其单机接入成本较高、控制困难，相对于大电网来说是一个不可控源，因此大电网往往采取限制和隔离的方式来处理分布式电源，长期以来就会大大限制了分布式电源的应用和发展。绿色数据中心对供电可靠性要求很高，如果直接利用间歇性和随机性很高的分布式电源为数据中心供电显然是行不通的。微电网是一种由负荷、分布式电源、储能设备、保护装置、电力电子变换装置构成的小型发配用电系统，可以充分地利用可再生分布式电源，协调大电网与分布式电源的矛盾。

因此，设计了绿色数据中心多直流微电网供电系统，利用多直流微电网为数据中心进行供电，在充分利用可再生能源的同时，提高数据中心供电系统的供电安全性和可靠性。当大电网正常运行时，系统处于并网状态下，而如果大电网出现故障，系统可以处于孤岛状态下继续为数据中心供电，当系统中某个子微电网出现故障时可以退出运行，系统其他部分继续为数据中心供电。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供了绿色数据中心多直流微电网供电系统，实现可再生能源的高效梯级利用，缓解环境污染和能源危机的压力，为绿色数据中心提供清洁低碳地电能，通过多直流微电网提高了供电的可靠性、稳定性和灵活性。

本发明所采用的技术方案是：包括公共电网单元、蓄电池储能单元、分布式电源单元、高功率负荷单元、子直流微电网单元和高压直流母线单元，其中：所述的公共电网单元，公共电网通过双向交流-直流（AC-DC）变换器连接在高压直流母线上；所述的蓄电池储能单元，蓄电池通过第一双向直流-直流（DC-DC）变换器连接高压直流母线上；所述的分布式电源单元，包括光伏电池、微燃机和风力发电机，其中光伏电池通过第一直流-直流（DC-DC）变换器连接在高压直流母线上，微燃机通过第一交流-直流（AC-DC）变换器连接在高压直流母线上，风力发电机通过第二交流-直流（AC-DC）变换器连接在高压直流母线上；所述的高功率负荷单元，包括高功率直流数据中心负荷和高功率交流数据中心负荷，其中高功率直流数据中心负荷通过第二直流-直流（DC-DC）变换器连接在高压直流母线上，高功率交流数据中心负荷通过第一直流-交流（DC-AC）变换器连接在高压直流母线上；所述的子直流微电网单元，包括子直流微电网和第二双向直流-直流（DC-DC）变换器，其中子直流微电网之间通过第二双向直流-直流（DC-DC）变换器连接，各子直流微电网同时还连接在高压直流母线上。

所述的子直流微电网包括一个通过第三双向直流-直流（DC-DC）变换器连接在高压直流母线上的低压直流母线、通过第五直流-直流（DC-DC）变换器连接在低压直流母线上的低功率数据中心直流负荷、通过第二直流-交流（DC-AC）变换器连接在低压直流母线上的低功率数据中心交流负荷、蓄电池、光伏电池、燃料电池、微燃机，其中，光伏电池通过第三直流-直流（DC-DC）变换器连接在低压直流母线上，燃料电池通过第四直流-直流（DC-DC）变换器连接在低压直流母线上，微燃机通过第三交流-直流（AC-DC）变换器连在低压直流母线上。