CN112398155A - 基于三站合一的数据中心电源*** - Google Patents

基于三站合一的数据中心电源*** Download PDF

Info

Publication number
CN112398155A
CN112398155A CN202011268278.9A CN202011268278A CN112398155A CN 112398155 A CN112398155 A CN 112398155A CN 202011268278 A CN202011268278 A CN 202011268278A CN 112398155 A CN112398155 A CN 112398155A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power supply
station
energy storage
data center
storage battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202011268278.9A
Other languages
English (en)
Inventor
陈卓琳
尹元
李扬森
汪逍旻
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Economic and Technological Research Institute of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Economic and Technological Research Institute of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Fujian Electric Power Co Ltd, Economic and Technological Research Institute of State Grid Fujian Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Fujian Electric Power Co Ltd
Priority to CN202011268278.9A priority Critical patent/CN112398155A/zh
Publication of CN112398155A publication Critical patent/CN112398155A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/28—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy
    • H02J3/32—Arrangements for balancing of the load in a network by storage of energy using batteries with converting means
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02H—EMERGENCY PROTECTIVE CIRCUIT ARRANGEMENTS
    • H02H7/00—Emergency protective circuit arrangements specially adapted for specific types of electric machines or apparatus or for sectionalised protection of cable or line systems, and effecting automatic switching in the event of an undesired change from normal working conditions
    • H02H7/26—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured
    • H02H7/28—Sectionalised protection of cable or line systems, e.g. for disconnecting a section on which a short-circuit, earth fault, or arc discharge has occured for meshed systems
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J1/00—Circuit arrangements for dc mains or dc distribution networks
    • H02J1/10—Parallel operation of dc sources
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00001—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by the display of information or by user interaction, e.g. supervisory control and data acquisition systems [SCADA] or graphical user interfaces [GUI]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00002—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/24—Arrangements for preventing or reducing oscillations of power in networks
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/061—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems for DC powered loads
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J9/00—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting
    • H02J9/04—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source
    • H02J9/06—Circuit arrangements for emergency or stand-by power supply, e.g. for emergency lighting in which the distribution system is disconnected from the normal source and connected to a standby source with automatic change-over, e.g. UPS systems
    • H02J9/068—Electronic means for switching from one power supply to another power supply, e.g. to avoid parallel connection

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Business, Economics & Management (AREA)
  • Emergency Management (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Remote Monitoring And Control Of Power-Distribution Networks (AREA)

Abstract

本发明涉及一种基于三站合一的数据中心电源***。包括高压直流供电单元、电源监控单元、电池管理***、站内监控***；所述高压直流供电单元包括储能站蓄电池组、储能变流器、升压变压器、直流馈线屏，各储能站蓄电池组分别通过储能变流器、升压变压器与电网连接，各储能站蓄电池组与储能变流器直流侧连接点作为高压直流电源输出端，每两个高压直流电源输出端与一面直流馈线屏的两输入端连接，以实现高压直流的2N模式供电；所述电源监控单元与电池管理***和站内监控***进行双向通信，从而实现对高压直流供电单元的控制。本发明可有效提高蓄电池的运行时间和整体蓄电池的效率。

Description

基于三站合一的数据中心电源***
技术领域
本发明涉及一种基于三站合一的数据中心电源***，适用于变电站、储能站、数据中心三站合一站的特殊数据中心服务器供电***和配套设备。
背景技术
数据中心的服务器电源目前主要分为三种：
1）市电交流供电（图1所示）；
2）UPS***供电（图2所示）；
3）高压直流***供电（图3所示）；
供电模式包括：UPS或高压直流***采用N+1模式或2N模式，UPS***或高压直流***与市电混合模式。
对于供电可靠性较低的数据服务器，一般采用市电交流供电，投资小；对于供电可靠性较高的数据服务器，一般采用UPS***供电或者高压直流供电，两者均需配置相应容量的蓄电池和电压变化模块，可靠性较高，但是投资高。且数据中心服务器较多，一个中小型规模的数据中心需要配置1MW的蓄电池组。大容量的蓄电池组需要配置独立的消防***和控制***，且需要定期维护和更换。
目前国网提出三站合一站，将变电站、储能站和数据中心融合，其中变电站和储能站均可为数据中心的供电***提供电源。因此本申请提出基于三站合一的数据中心电源***。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于三站合一的数据中心电源***，可有效提高蓄电池的运行时间和整体蓄电池的效率。
为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于三站合一的数据中心电源***，包括高压直流供电单元、电源监控单元、电池管理***、站内监控***；
所述高压直流供电单元包括储能站蓄电池组、储能变流器、升压变压器、直流馈线屏，各储能站蓄电池组分别通过储能变流器、升压变压器与电网连接，各储能站蓄电池组与储能变流器直流侧连接点作为高压直流电源输出端，每两个高压直流电源输出端与一面直流馈线屏的两输入端连接，以实现高压直流的2N模式供电；
所述电源监控单元与电池管理***和站内监控***进行双向通信，从而实现对高压直流供电单元的控制；
所述电源监控单元与电池管理***和站内监控***双向通信的具体通信内容如下：
（1）电源监控单元接收电池管理***的储能站蓄电池组监控信息，当储能站蓄电池组异常时上报告警信号，电源监控单元发送电源切换命令，并列切换直流电源，保障数据中心的服务器不断电；
（2）电源监控单元向电池管理***发送负荷信息，作为电池管理***电池管理输入信息；
（3）电源监控单元与站内监控***、电池管理***共同协调储能站蓄电池组中蓄电池容量分配，以数据中心供电为最高优先级，当储能站蓄电池组中蓄电池容量小于数据中心后备电源容量限制时，闭锁储能变流器并断开对应回路高压断路器。
在本发明一实施例中，所述直流馈线屏内安装DC/DC变换装置，以将高压直流电源输出端输出的220电压转换为240V电压。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：
（1）将数据中心直流电源的蓄电池并入储能站蓄电池，减少了三站合一整体造价；
（2）通常数据中心站电源***不配置独立的BMS***，因此并入储能站蓄电池组可以提高蓄电池的可靠性，并且统一运维降低后续运维成本；
（3）将数据中心电源蓄电池并入储能站，可以统一考虑消防安全，有效提高全站的消防安全等级；
（4）由于数据中心蓄电池作为后备电源，因此正常情况下处于浮充状态，不利于电池保存，并入采用基于三站合一的数据中心直流***，可有效提高蓄电池的运行时间和整体蓄电池的效率。
附图说明
图1为市电交流供电拓扑。
图2为UPS供电拓扑。
图3为高压直流供电拓扑。
图4为本发明基于三站合一数据中心直流供电***拓扑。
图5为本发明基于三站合一数据中心直流供电***监控***图。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的技术方案进行具体说明。
本发明提供了一种基于三站合一的数据中心电源***，包括高压直流供电单元、电源监控单元、电池管理***、站内监控***；
所述高压直流供电单元包括储能站蓄电池组、储能变流器、升压变压器、直流馈线屏，各储能站蓄电池组分别通过储能变流器、升压变压器与电网连接，各储能站蓄电池组与储能变流器直流侧连接点作为高压直流电源输出端，每两个高压直流电源输出端与一面直流馈线屏的两输入端连接，以实现高压直流的2N模式供电；
所述电源监控单元与电池管理***和站内监控***进行双向通信，从而实现对高压直流供电单元的控制；
所述电源监控单元与电池管理***和站内监控***双向通信的具体通信内容如下：
（1）电源监控单元接收电池管理***的储能站蓄电池组监控信息，当储能站蓄电池组异常时上报告警信号，电源监控单元发送电源切换命令，并列切换直流电源，保障数据中心的服务器不断电；
（2）电源监控单元向电池管理***发送负荷信息，作为电池管理***电池管理输入信息；
（3）电源监控单元与站内监控***、电池管理***共同协调储能站蓄电池组中蓄电池容量分配，以数据中心供电为最高优先级，当储能站蓄电池组中蓄电池容量小于数据中心后备电源容量限制时，闭锁储能变流器并断开对应回路高压断路器。
以下为本发明的具体实现过程。
如图4所示，一种基于三站合一的数据中心电源***，包括：
（1）电源拓扑接线
本发明利用储能站蓄电池和变电站电源作为数据中心服务器电源，采用高压直流***供电（DC220V）。储能站蓄电池成组布置，每组通过PCS(储能变流器Power Control System)和升压变压器与电网连接。数据中心服务器高压直流电源于各组蓄电池组与PCS直流侧之间引接，高压直流电源由蓄电池组处引出，接入服务器安装小室内的直流馈线屏，为保证电源***高可靠性，采用2N模式，及每面直流馈线屏由2组不同的蓄电池经过电压切换后供电。直流馈线屏内安装DC/DC变换装置，将220V电压转换为240V电压以满足国内主流高压直流供电***要求，并兼顾直流电压稳定需求。
（2）监控***
基于三站合一的数据中心直流电源***建立独立的电源监控***，监控***需采集蓄电池总电压、PCS电流电压、PCS功率曲线、直流馈线屏内ATS进线和出线电流电压、电源谐波等。
直流电源监控***需与BMS（电池管理***）和站内监控***双向通信，具体通信内容如下：
1）直流监控***接收BMS的蓄电池监控信息，当蓄电池异常时上报告警信号，直流监控***发送电源切换命令，并列切换直流电源，保障服务器不断电。
2）直流监控***向BMS发送负荷信息，包括电流、电压、谐波、功率曲线等，作为BMS电池管理输入信息。
3）直流监控***与站内监控***、BMS共同协调蓄电池容量分配，以数据中心供电为最高优先级，当蓄电池容量小于数据中心后备电源容量限制时，闭锁PCS并断开对应回路高压断路器。
参照附图4和附图5，在储能站部分的PCS机柜内设置直流空开接入直流电源母线，直流空开接在蓄电池和PCS的直流侧。通过动力电缆将直流电源引接至数据中心直流馈线屏屏，每面直流分屏由两组不同的蓄电池组引接电源，经过ATS切换后为数据服务器供电。
目前国内普通的PCS容量为630kW，因此，蓄电池容量单组最大为630kW，一般蓄电池按照2h放电考虑，所以能量为1260kWh。若设置每组蓄电池不大于20%容量为数据中心电源，则每套数据中心直流馈线屏容量按照630*0.2=120kW。单面数据服务器柜假定功率为6kW，按照规范要求后备电源时间按15min考虑，则单柜额定电流为27A，后备电源能量需求为6*15/60=1.5kWh。因此每面直流馈线屏可满足20台服务器柜接入，若按照站内600面服务器，则需要配置30面直流馈线屏。
若考虑每面直流馈线屏由两组独立的蓄电池组供电，各直流馈线屏之间蓄电池无交叉，则需要对应60组蓄电池，对应站内储能容量为60*0.63=37.8MW，每组蓄电池的数据中心能量负荷比为1.5/（630*2）=0.1%。若按照每两面直流馈线屏共同使用2组蓄电池，则则需要对应30组蓄电池，对应站内储能容量为30*0.63=18.9MW，每组蓄电池的数据中心能量负荷比为3/（630*2）=0.2%。无论采用哪种方案，数据中心的负荷均不超过蓄电池能量的1%，因此完全不影响储能站的正常调峰调频功能。
电网正常运行时，各接入数据中心负荷的储能模块（蓄电池+PCS）按照80%额定功率参与电网调峰调频，剩余20%功率为数据中心供电。当电网出现故障时，例如站内母线短路时，切断进线断路器并闭锁PCS，蓄电池单独为数据中心供电。
以上是本发明的较佳实施例，凡依本发明技术方案所作的改变，所产生的功能作用未超出本发明技术方案的范围时，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种基于三站合一的数据中心电源***，其特征在于，包括高压直流供电单元、电源监控单元、电池管理***、站内监控***；
所述高压直流供电单元包括储能站蓄电池组、储能变流器、升压变压器、直流馈线屏，各储能站蓄电池组分别通过储能变流器、升压变压器与电网连接，各储能站蓄电池组与储能变流器直流侧连接点作为高压直流电源输出端，每两个高压直流电源输出端与一面直流馈线屏的两输入端连接，以实现高压直流的2N模式供电；
所述电源监控单元与电池管理***和站内监控***进行双向通信，从而实现对高压直流供电单元的控制；
所述电源监控单元与电池管理***和站内监控***双向通信的具体通信内容如下：
（1）电源监控单元接收电池管理***的储能站蓄电池组监控信息，当储能站蓄电池组异常时上报告警信号，电源监控单元发送电源切换命令，并列切换直流电源，保障数据中心的服务器不断电；
（2）电源监控单元向电池管理***发送负荷信息，作为电池管理***电池管理输入信息；
（3）电源监控单元与站内监控***、电池管理***共同协调储能站蓄电池组中蓄电池容量分配，以数据中心供电为最高优先级，当储能站蓄电池组中蓄电池容量小于数据中心后备电源容量限制时，闭锁储能变流器并断开对应回路高压断路器。
2.根据权利要求1所述的基于三站合一的数据中心电源***，其特征在于，所述直流馈线屏内安装DC/DC变换装置，以将高压直流电源输出端输出的220电压转换为240V电压。
CN202011268278.9A 2020-11-13 2020-11-13 基于三站合一的数据中心电源*** Pending CN112398155A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011268278.9A CN112398155A (zh) 2020-11-13 2020-11-13 基于三站合一的数据中心电源***

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202011268278.9A CN112398155A (zh) 2020-11-13 2020-11-13 基于三站合一的数据中心电源***

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112398155A true CN112398155A (zh) 2021-02-23

Family

ID=74599373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202011268278.9A Pending CN112398155A (zh) 2020-11-13 2020-11-13 基于三站合一的数据中心电源***

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN112398155A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112910080A (zh) * 2021-03-04 2021-06-04 中国联合网络通信集团有限公司 一种供电方法、设备及存储介质

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007274827A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Chugoku Electric Power Co Inc:The 蓄電池需給管理システム
CN110797979A (zh) * 2019-11-05 2020-02-14 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 基于多类型网络终端的智能电网三站合一安全运行***
CN111884202A (zh) * 2020-06-29 2020-11-03 国网浙江省电力有限公司杭州供电公司 用于三站合一的直流***供电装置
CN111917170A (zh) * 2020-06-30 2020-11-10 南京南瑞继保电气有限公司 用于储能电站与数据中心负荷的融合供电装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007274827A (ja) * 2006-03-31 2007-10-18 Chugoku Electric Power Co Inc:The 蓄電池需給管理システム
CN110797979A (zh) * 2019-11-05 2020-02-14 国网江苏省电力有限公司南通供电分公司 基于多类型网络终端的智能电网三站合一安全运行***
CN111884202A (zh) * 2020-06-29 2020-11-03 国网浙江省电力有限公司杭州供电公司 用于三站合一的直流***供电装置
CN111917170A (zh) * 2020-06-30 2020-11-10 南京南瑞继保电气有限公司 用于储能电站与数据中心负荷的融合供电装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112910080A (zh) * 2021-03-04 2021-06-04 中国联合网络通信集团有限公司 一种供电方法、设备及存储介质

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102368631B (zh) 一种高效可靠的数据中心电子设备供电架构
CN111775756A (zh) 一种光储充微网***及其控制方法
CN213521301U (zh) 数据中心配电***
WO2020248421A1 (zh) 多输入多输出供电装置及一体化机柜
KR20170026695A (ko) 하이브리드 에너지저장 시스템
CN112398155A (zh) 基于三站合一的数据中心电源***
CN110943476A (zh) 多级ups并联分布式控制***及其接线电路
CN110867946A (zh) 一种交直流混供一体化电源
CN208046235U (zh) 一种机房高压供电***
CN207200374U (zh) 降低机房用电成本的配电***
CN210468888U (zh) 一种不间断电源***
CN221202227U (zh) 一种自断电保护的不间断电源
CN114825318A (zh) 一种交直流混合的不间断供电***
CN201601529U (zh) 一种电力通信机房动力供应***
CN116316526B (zh) 供电备电***及方法
CN219576654U (zh) 共用电池的微电网电路***及储能设备
CN210806840U (zh) 一种交直流混供一体化电源
CN204465138U (zh) 一种交直流一体化电源***
CN217282363U (zh) 一种基于新能源的站用变电***
CN113013981B (zh) 一种配电***
CN209860823U (zh) 一种可替代不间断电源的双向储能变流器
CN217545665U (zh) 一种svc运行用交流及电路ups装置
CN216055748U (zh) 一种电源机柜
CN218449504U (zh) 一种基于光储直柔的综合能源供电***
US20230074678A1 (en) Power supply system

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20210223

RJ01 Rejection of invention patent application after publication