CN110912141A - 一种数据中心配电***及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出的一种数据中心配电***及方法，包括配电单元、储能电池、光伏极板组和油机，整体设计效率高，节能减排，易于操作维护。储能电池、光伏极板组组成了光伏***，通过接入光伏***，利用可再生能源，减少电力能耗，同时占地面积小，符合数据中心的应用场景。采用储能蓄电池，可以储存光伏白天收集的电能，作为数据中心的后备电源使用。本发明可以满足光伏设备和储能电池的接入，又能提供240VDC直流和220VAC交流的输出，同时为IT负载和空调供电，提高了配电***的效率。

Description

一种数据中心配电***及方法
技术领域
本发明涉及数据中心配电技术领域，更具体的说是涉及一种数据中心配电***及方法。
背景技术
数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在internet网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。数据中心是为硬件及软件设备提供的机房环境。根据其部署位置具有边缘化和分散化的特点，数据中心设计包含结构，配电，制冷等方面技术。
数据中心的特点一是部署地点分散，偏远，二是整体负载功率较小(数据中心整体电力需求约在3kW至6kW左右)，三是数据中心应当易于远程操作维护，四是数据中心设备不应过于零散。基于以上四个方面，现有的数据中心的配电***存在稳定性不足和运营成本较高的缺陷。
发明内容
针对以上问题，本发明的目的在于提供一种数据中心配电***及方法，最大限度提高数据中心配电***的稳定性并降低运营成本。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：一种数据中心配电***，所述数据中心内设有空调设备和IT设备，包括配电单元、储能电池、光伏极板组和油机，所述配电单元分别与储能电池、光伏极板组、油机、空调设备和IT设备电连接；所述配电单元用于光伏***的接入，直流电源的输出以及交流电源的输出；所述光伏***包括储能电池和光伏极板组；所述储能电池用于存储光伏极板组收集的电能，作为光伏***的储能单元；所述光伏极板组安装在数据中心日照条件最好的区域，用于将太阳能转换为电能并存储在储能电池中，作为补充电源；所述油机作为数据中心的备用电源。
进一步，所述配电单元包括输出控制模块，输出控制模块分别与储能电池、光伏极板组、油机连接；所述输出控制单元用于将光伏***的电能输出，并通过预设的电网峰谷用电阈值分配用电。
进一步，所述配电单元还包括电源切换模块、整流模块、DC/DC矫正模块、逆变模块；所述输出控制模块的输出端连接有240V直流母线，整流模块的输出端、逆变模块的输入端、IT设备的供电端分别与240V直流母线连接；所述电源切换模块的输入端接入两路220V交流电源，电源切换模块的输出端与整流模块的输入端连接，220V交流电经整流模块整流为直流电后输入DC/DC矫正模块，直流电经过DC/DC矫正模块，输出240V直流电；所述逆变单元的输出端与空调设备连接，将240V直流电转变为220V交流电为空调设备供电。
进一步，所述输出控制模块内设有电网监测组件、日照监测组件和天气检测组件，输出控制模块对电网、白昼时长及天气进行检测，通过获得的数据控制输出电压。
相应的，本发明还公开了一种数据中心配电方法，包括：
配电单元接入光伏***，并控制直流电源的输出以及交流电源的输出；
储能电池存储光伏极板组收集的电能，作为光伏***的储能单元；
将光伏极板组安装在数据中心日照条件最好的区域，吸收的太阳能转换为电能并存储在储能电池中，作为补充电源；
将油机作为数据中心的备用电源。
进一步，还包括：
在配电单元中的设置输出控制模块；
输出控制模块将光伏***的电能输出，并通过预设的电网峰谷用电阈值分配用电。
进一步，还包括：
在配电单元中设置电源切换模块、整流模块、DC/DC矫正模块、逆变模块；
将输出控制模块的输出端连接240V直流母线，并经整流模块的输出端、逆变模块的输入端、IT设备的供电端分别与240V直流母线连接；
将电源切换模块的输入端接入两路220V交流电源，电源切换模块的输出端与整流模块的输入端连接，220V交流电经整流模块整流为直流电后输入DC/DC矫正模块，直流电经过DC/DC矫正模块，输出240V直流电；
逆变单元将240V直流电转变为220V交流电为空调设备供电。
进一步，还包括：
在输出控制模块内设置电网监测组件、日照监测组件和天气检测组件；
输出控制模块对电网、白昼时长及天气进行检测，通过获得的数据控制输出电压。
对比现有技术，本发明有益效果在于：本发明提供了一种数据中心配电***及方法，包括配电单元、储能电池、光伏极板组和油机，整体设计效率高，节能减排，易于操作维护。储能电池、光伏极板组组成了光伏***，通过接入光伏***，利用可再生能源，减少电力能耗，同时占地面积小，符合数据中心的应用场景。采用储能蓄电池，可以储存光伏白天收集的电能，作为数据中心的后备电源使用。本发明可以满足光伏设备和储能电池的接入，又能提供240VDC直流和220VAC交流的输出，同时为IT负载和空调供电，提高了配电***的效率。
另外，本发明通过合理设计智能控制***，控制各个***输出电压，以达到***最佳运行效率。
由此可见，本发明与现有技术相比，具有突出的实质性特点和显著的进步，其实施的有益效果也是显而易见的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
附图1是本发明的***结构图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做出说明。
如图1所示，本发明提供了一种数据中心配电***，所述数据中心内设有空调设备和IT设备，包括配电单元、储能电池、光伏极板组和油机，所述配电单元分别与储能电池、光伏极板组、油机、空调设备和IT设备电连接。
所述配电单元用于光伏***的接入，直流电源的输出以及交流电源的输出；所述光伏***包括储能电池和光伏极板组；光伏设备主要提供一种电力补充，因数据中心整体负载功率低且部署分散，光伏设备的引入，一方面利用清洁再生能源节省电费、降低能耗，一方面也避免了现有光伏电站占地面积过大的缺点。基于数据中心的需求，光伏极板占地面积约30m2至60m2，其可以部署在房顶，空地，山地等光照较好的地点。
所述储能电池用于存储光伏极板组收集的电能，作为光伏***的储能单元。
所述光伏极板组安装在数据中心日照条件最好的区域，用于将太阳能转换为电能并存储在储能电池中，作为补充电源；储能电池可以储存光伏白天收集的电能，一方作为光伏***的重要组成部分，另一方面可以代替原有普通蓄电池，作为后备电源使用。
所述油机作为数据中心的备用电源。油机作为传统数据中心备用电源，可以提供更长的备用时间。
其中，配电单元包括输出控制模块、电源切换模块、整流模块、DC/DC矫正模块、逆变模块。
输出控制模块分别与储能电池、光伏极板组、油机连接；所述输出控制单元用于将光伏***的电能输出，并通过预设的电网峰谷用电阈值分配用电。
所述输出控制模块的输出端连接有240V直流母线，整流模块的输出端、逆变模块的输入端、IT设备的供电端分别与240V直流母线连接；所述电源切换模块的输入端接入两路220V交流电源，电源切换模块的输出端与整流模块的输入端连接，220V交流电经整流模块整流为直流电后输入DC/DC矫正模块，直流电经过DC/DC矫正模块，输出240V直流电；所述逆变单元的输出端与空调设备连接，将240V直流电转变为220V交流电为空调设备供电。
输出控制模块内设有电网监测组件、日照监测组件和天气检测组件，输出控制模块对电网、白昼时长及天气进行检测，通过获得的数据控制输出电压。输出控制模块可实现对电网、白昼时长及天气进行检测的功能，通过获得的数据，进行分析，控制各个***输出电压，以达到***最佳运行效率。
本实施例提供的数据中心配电***，输入支持两路220VAC交流电，有自电源切换模块切换电源。经过整流之后变为直流电，直流电经过DC/DC矫正模块，输出240VDC直流电。240VDC直流电可以直接给IT设备供电，同时在240VDC直流母线上直接接入光伏电源和储能电池电源。
因部分空调设备需要交流电源供电，240VDC直流电需要通过逆变模块输出220VAC交流电源，为空调等交流设备供电。包括IT设备和空调设备，均可在断电的情况下由储能电池和油机供电，保证不间断运行。***中，从输入到整流模块、DC/DC矫正模块到逆变模块均为在原有UPS的基础上，对输出电压和电源制式进行了改进。以符合数据中心的应用场景。
相应的，本发明还公开了一种数据中心配电方法，包括：
配电单元接入光伏***，并控制直流电源的输出以及交流电源的输出；
储能电池存储光伏极板组收集的电能，作为光伏***的储能单元；
将光伏极板组安装在数据中心日照条件最好的区域，吸收的太阳能转换为电能并存储在储能电池中，作为补充电源；
将油机作为数据中心的备用电源。
基于上述方法，为了控制整个数据中心配电***。在配电单元中的设置输出控制模块；输出控制模块将光伏***的电能输出，并通过预设的电网峰谷用电阈值分配用电。
由于数据中心设计包含结构，配电，制冷等方面技术。针对配电技术，基于以上描述，在配电单元中设置电源切换模块、整流模块、DC/DC矫正模块、逆变模块；将输出控制模块的输出端连接240V直流母线，并经整流模块的输出端、逆变模块的输入端、IT设备的供电端分别与240V直流母线连接；将电源切换模块的输入端接入两路220V交流电源，电源切换模块的输出端与整流模块的输入端连接，220V交流电经整流模块整流为直流电后输入DC/DC矫正模块，直流电经过DC/DC矫正模块，输出240V直流电；逆变单元将240V直流电转变为220V交流电为空调设备供电。
为了可实现对电网、白昼时长及天气进行检测的功能，通过获得的数据，进行分析，控制各个***输出电压，以达到***最佳运行效率。在输出控制模块内设置电网监测组件、日照监测组件和天气检测组件；输出控制模块对电网、白昼时长及天气进行检测，通过获得的数据控制输出电压。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的***、***和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，***或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个单元中。
同理，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。
结合附图和具体实施例，对本发明作进一步说明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所限定的范围。

Claims (8)

1.一种数据中心配电***，所述数据中心内设有空调设备和IT设备，其特征在于，包括配电单元、储能电池、光伏极板组和油机，所述配电单元分别与储能电池、光伏极板组、油机、空调设备和IT设备电连接；
所述配电单元用于光伏***的接入，直流电源的输出以及交流电源的输出；所述光伏***包括储能电池和光伏极板组；
所述储能电池用于存储光伏极板组收集的电能，作为光伏***的储能单元；
所述光伏极板组安装在数据中心日照条件最好的区域，用于将太阳能转换为电能并存储在储能电池中，作为补充电源；
所述油机作为数据中心的备用电源。
2.根据权利要求1所述的所述数据中心配电***，其特征在于：所述配电单元包括输出控制模块，输出控制模块分别与储能电池、光伏极板组、油机连接；所述输出控制单元用于将光伏***的电能输出，并通过预设的电网峰谷用电阈值分配用电。
3.根据权利要求2所述的所述数据中心配电***，其特征在于：所述配电单元还包括电源切换模块、整流模块、DC/DC矫正模块、逆变模块；所述输出控制模块的输出端连接有240V直流母线，整流模块的输出端、逆变模块的输入端、IT设备的供电端分别与240V直流母线连接；所述电源切换模块的输入端接入两路220V交流电源，电源切换模块的输出端与整流模块的输入端连接，220V交流电经整流模块整流为直流电后输入DC/DC矫正模块，直流电经过DC/DC矫正模块，输出240V直流电；所述逆变单元的输出端与空调设备连接，将240V直流电转变为220V交流电为空调设备供电。
4.根据权利要求2所述的所述数据中心配电***，其特征在于：所述输出控制模块内设有电网监测组件、日照监测组件和天气检测组件，输出控制模块对电网、白昼时长及天气进行检测，通过获得的数据控制输出电压。
5.一种数据中心配电方法，其特征在于，包括：
配电单元接入光伏***，并控制直流电源的输出以及交流电源的输出；
储能电池存储光伏极板组收集的电能，作为光伏***的储能单元；
将光伏极板组安装在数据中心日照条件最好的区域，吸收的太阳能转换为电能并存储在储能电池中，作为补充电源；
将油机作为数据中心的备用电源。
6.根据权利要求5所述的所述数据中心配电方法，其特征在于，还包括：
在配电单元中的设置输出控制模块；
输出控制模块将光伏***的电能输出，并通过预设的电网峰谷用电阈值分配用电。
7.根据权利要求6所述的所述数据中心配电方法，其特征在于，还包括：
在配电单元中设置电源切换模块、整流模块、DC/DC矫正模块、逆变模块；
将输出控制模块的输出端连接240V直流母线，并经整流模块的输出端、逆变模块的输入端、IT设备的供电端分别与240V直流母线连接；
将电源切换模块的输入端接入两路220V交流电源，电源切换模块的输出端与整流模块的输入端连接，220V交流电经整流模块整流为直流电后输入DC/DC矫正模块，直流电经过DC/DC矫正模块，输出240V直流电；
逆变单元将240V直流电转变为220V交流电为空调设备供电。
8.根据权利要求6所述的所述数据中心配电方法，其特征在于，还包括：
在输出控制模块内设置电网监测组件、日照监测组件和天气检测组件；
输出控制模块对电网、白昼时长及天气进行检测，通过获得的数据控制输出电压。
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