[发明专利]清洁高能效的高热流密度数据中心混合多能源系统

说明书

本发明公开了一种清洁高能效的高热流密度数据中心混合多能源系统，由LNG‑水汽化器和低温热电模块组成低温半导体温差发电器；由尾气‑水换热器和高温热电模块组成高温半导体温差发电器，高、低温热电模块均位于高温与低温两流体之间。由LNG储液罐、LNG‑水汽化器、LNG燃气发电机组、尾气‑水换热器、及吸收式制冷机组组成第一发电系统；由蓄电器单元、风力及光伏发电机组组成第二发电系统。光伏、以及蓄电器单元各有一路输出接至数据中心系统；同时风力、光伏发电机组各有另外一路分别接至蓄电器单元，蓄电器另有一路输出接至冷水机组。通过三个板式换热器与冷却水系统的进出水干管相联，实现对高热流数据中心服务器的水冷却。

技术领域

本发明属于热能工程领域，具体涉及一种用于数据中心冷却和电源供给的多能源系统装置。

背景技术

目前数据中心所发挥的作用已经远远超出人们的想象，已完全融入了国民经济、现代国防以及人们生活等各个角落，其中服务器的冷却技术已成为电子、能源以及环保等领域的研究专题。众所周知，数据中心属于耗能大户，如果利用清洁能源为其供电，则是社会以及能源领域理想之所求。基于太阳能、风能和液化天然气(以下简称LNG—liquefiednatural gas)能的分布式混合能源系统，均为清洁能源，本发明欲将其用于数据中心提供所需的冷能和电能。当太阳能和风能发电充足时，可满足为数据中心提供全部所需电力，以及冷水机组的电力需求。数据中心系统配备的蓄电池，可用于非稳态多种能联合工作时的充放电，富裕的电能可存储于蓄电池中以备用。当太阳能、风能发电以及蓄电池的总供电无法满足数据中心所需电力和冷能需求时，启动LNG燃气发电机组发电以补充电量，此时通过控制LNG流量进行供能控制。因此本发明的提出可产生巨大的社会效益和经济效益。

发明内容

本发明的目的是提供一种清洁高能效的高热流密度数据中心混合多能源系统装置，主要用于为数据中心系统工作以及机柜内服务器的冷却提供清洁电力。

以下对本发明的原理以及技术方案予以说明，LNG系指液化天然气；NG系指天然气。清洁高能效的高热流密度数据中心混合多能源系统包括：液化天然气储液罐、低温半导体温差发电器、LNG-水汽化器、高温半导体温差发电器、尾气-水换热器、液化天然气燃气发电机、吸收式制冷机、冷水机组、蓄电器单元、风力发电机组、光伏发电机组，数据中心系统、3个板式换热器、以及2个单向阀。

其技术方案是：低温半导体温差发电器由LNG-水汽化器和低温热电模块组成，低温热电模块位于LNG通道与水通道之间；高温半导体温差发电器由尾气-水换热器和高温热电模块组成，高温热电模块位于高温尾气通道与水通道之间。由液化天然气储液罐、LNG-水汽化器、液化天然气燃气发电机组、尾气-水换热器、以及吸收式制冷机组依次串接组成第一发电系统；由蓄电器单元、风力发电机组、以及光伏发电机组组成第二发电系统。其中：风力发电机组、光伏发电机组、以及蓄电器单元各有一路的电能输出分别接至数据中心系统的供电电源输入单元；同时风力发电机组、光伏发电机组各有另外一路的电能输出分别接至蓄电器单元储存，蓄电器单元另有一路电能输出接至冷水机组的电源输入单元。

液化天然气储液罐与LNG-水汽化器的LNG工质侧、液化天然气燃气发电机组中的燃烧器、尾气-水换热器的热流体流道侧、以及吸收式制冷机组的热源侧依次联通，LNG-水汽化器的冷却水侧与液化天然气燃气发电机组中的冷却水侧、尾气-水换热器的冷却水侧、以及第一板式换热器中的低温水侧，组成闭环水系统。吸收式制冷机组的水侧与第二板式换热器中的低温侧联通，组成闭环水系统。冷水机组的冷媒工质侧与第三板式换热器中的工质侧联通，组成闭环工质系统。

由第一板式换热器中的冷却水侧、第二板式换热器中的冷却水侧、以及第三板式换热器中的冷却水侧三路并联，接至数据中心中系统的服务器机柜冷却水循环系统总管路。

液化天然气燃气发电机产生的电能输出，有一路直接接至数据中心系统的供电电源输入单元，同时另有一路接至蓄电器单元进行存储。低温半导体热电模块和高温半导体热电模块产生的电能输出直接接至蓄电器单元进行存储。