CN116014884A - 一种应用于数据中心的能源调控***及方法 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种应用于数据中心的能源调控***及方法，涉及自动控制领域，能源调控***包括：供电单元、负载单元和控制单元，供电单元包括光伏供电子单元、蓄电池供电子单元和电网供电子单元，控制单元根据实时获取的光伏供电子单元的供电情况及时间，为负载单元配置不同的供电子单元，在光伏供电子单元供电正常时，光伏供电子单元向负载单元供电；光伏供电不足时，若处于峰电时段，蓄电池供电子单元进行补充供电；若为平电时段，蓄电池供电子单元和/或电网供电子单元进行补充供电；光伏无法供电时，若为峰电时段，蓄电池供电子单元供电；若为平电时段，电网供电子单元供电，可以减轻电网用电的负荷，降低用电成本，高效利用能源。

Description

一种应用于数据中心的能源调控***及方法

技术领域

本申请涉及自动控制领域，更具体地，涉及一种应用于数据中心的能源调控***及方法。

背景技术

随着信息技术的不断普及和深入应用，数据中心作为支持经济和社会活动的关键基础设施，其规模和功耗也将越来越大。数据中心运营商和管理人员不断尝试优化数据中心的能耗，并逐步扩大使用更多的非化石能源，以减轻高能耗带来的经济和环保压力。

目前已有关于能源调控的专利，但尚存在一些缺陷，例如，专利申请“一种多能协同互补的区域能源微电网”(申请号为201910128754.8)中虽然公开了一种多能协同互补的区域能源微电网，通过微网路由器进行能源调控，在一定程度上实现了多种能源的综合利用，但并没有涉及到综合利用各种能源的具体方法，也并未提到可以减轻能耗带来的经济压力；再例如，专利申请“园区分布式能源微网的智慧能源调控***”(申请号为201811347150.4)中虽然公开了一种园区分布式能源微网的智慧能源调控***，实现了多种供能方式的互补和多种能源的梯级利用，但在规划用电需求时首先考虑的是外购电，且未考虑到不同时间段光伏***的发电情况不同。而针对数据中心新能源利用的专利，例如，专利申请“一种大数据中心建筑光伏一体化***”(申请号为202210393237.5)中虽然公开了一种大数据中心建筑光伏一体化***，降低了数据中心能耗，但仅考虑了光伏发电，且并未考虑到光伏发电在不同时段的发电情况。此外，对于非化石能源，如太阳能、风能等受大自然影响较大，产生的电能波动也较大，难以保障数据中心设备的稳定运行。

发明内容

有鉴于此，本申请提供了一种应用于数据中心的能源调控***及方法，用于减轻电网用电的负荷，降低用电成本，高效利用能源。

第一方面，本申请提供一种应用于数据中心的能源调控***，包括：供电单元、负载单元和控制单元，控制单元分别与供电单元和负载单元通信连接，供电单元与负载单元电连接；供电单元包括分别与负载单元相电连接的光伏供电子单元、蓄电池供电子单元和电网供电子单元，控制单元用于根据实时获取的光伏供电子单元的供电情况及时间，为负载单元配置不同的供电子单元，具体为：

在光伏供电子单元供电正常的情况下，控制单元控制光伏供电子单元向负载单元供电；

在光伏供电子单元供电不足的情况下，若当前时间处于峰电时段，控制单元控制蓄电池供电子单元向负载单元补充供电；若当前时间处于平电时段，控制单元控制蓄电池供电子单元和/或电网供电子单元向负载单元补充供电；

在光伏供电子单元无法供电的情况下，若当前时间处于峰电时段，控制单元控制蓄电池供电子单元向负载单元供电；若当前时间处于平电时段，控制单元控制电网供电子单元向负载单元供电；

其中，若当前时间处于谷电时段，控制单元控制电网供电子单元向负载单元供电。

其中，蓄电池供电子单元包含IT保障蓄电池与储能蓄电池，为共享子单元；电网供电子单元包含储能蓄电池充电整流器与负载供电整流器，为共享单元。

可选地，其中：

在光伏供电子单元供电不足的情况下，若当前时间处于平电时段，控制单元还用于获取并比较蓄电池供电子单元的储能成本及电网在平电时段的电价，并根据比较结果为负载单元调整供电子单元，具体为：

若储能成本与平电电价在误差允许范围内相同，控制单元控制电网供电子单元向负载单元补充供电；若储能成本小于等于80％的平电电价，控制单元控制电网供电子单元和蓄电池供电子单元向负载单元补充供电。

可选地，其中：

能源调控***还包括与控制单元通信连接的整流单元，电网供电子单元通过整流单元与负载单元电连接，整流单元与蓄电池供电子单元电连接，在谷电时段，电网供电子单元通过整流单元向蓄电池供电子单元充电。

可选地，其中：

供电单元还包括与控制单元通信连接的应急供电子单元，用于在电网供电子单元、光伏供电子单元和蓄电池供电子单元无法供电的情况下向负载单元供电。

可选地，其中：

控制单元还用于实时监测蓄电池供电子单元及电网供电子单元的供电情况，当蓄电池供电子单元的剩余电量达到极限电量时，控制单元将负载单元的供电子单元由蓄电池供电子单元调整为电网供电子单元。

可选地，其中：

光伏供电子单元和蓄电池供电子单元均具有与控制单元通信连接的智能控制模块，用于实时监测、采集并存储相应供电子单元的运行信息。

可选地，其中：

负载单元包括分别与控制单元通信连接的IT设备负载子单元、调温负载子单元和充电桩负载子单元。

可选地，其中：

调温负载子单元包括分别与控制单元通信连接的变频空调模块和冰蓄冷制冷模块；在峰电时段，控制单元控制冰蓄冷制冷模块调节数据中心的温度，在谷电时段，控制单元控制变频空调模块调节数据中心的温度，在平电时段，控制单元控制冰蓄冷制冷模块和/或变频空调模块调节数据中心的温度。

可选地，其中：

负载单元还包括空气调节模块，空气调节模块用于调节数据中心的空气质量，还用于利用自然冷源补充调节数据中心的温度。

第二方面，本申请提供一种应用第一方面所描述的能源调控***的能源调控方法，能源调控方法包括：

在光伏供电子单元供电正常的情况下，控制光伏供电子单元向负载单元供电；

在光伏供电子单元供电不足的情况下，若当前时间处于峰电时段，控制蓄电池供电子单元向负载单元补充供电；若当前时间处于平电时段，控制蓄电池供电子单元和/或电网供电子单元向负载单元补充供电；

在光伏供电子单元无法供电的情况下，若当前时间处于峰电时段，控制蓄电池供电子单元向负载单元供电；若当前时间处于平电时段，控制电网供电子单元向负载单元供电；

其中，若当前时间处于谷电时段，控制电网供电子单元向负载单元供电。

与现有技术相比，本申请提供的一种应用于数据中心的能源调控***及方法，至少实现了如下的有益效果：

本申请实施例所提供的一种应用于数据中心的能源调控***中，除电网供电外，本申请实施例加入的光伏供电子单元可以利用太阳能进行供电，充分利用了数据中心的周边场地资源，在减轻电网负荷的同时，降低了数据中心用电成本，且太阳能为环保能源，对环境无污染；加入的蓄电池供电子单元利用了储能技术，对平衡电网高峰负荷，减小电网冲击具有明显效果。同时，本申请实施例根据实时获取的光伏供电子单元的供电情况及时间，为负载单元配置不同的供电子单元，使得负载单元可以尽可能利用光伏供电，优先使用环保的太阳能进行供电，不仅实现了节能减排，还降低了对电网供电的负荷，减轻了高能耗带来的经济和环保压力。其中，在光伏供电子单元供电不足或无法供电的情况下，可以根据不同时段的电价为负载单元配置不同的供电子单元，实现对峰谷电价差的充分利用。综上，本申请实施例所提供的能源调控***，根据新能源波动规律、电网峰谷电价政策、储能成本等综合因素，提出了以光伏供电使用效率最大、综合储能容量最小为目标或储能生命最长为目标的优化配置方案，通过耦合电力、光伏、储能等***的综合管理及合理控制实现优势互补，并对可再生能源进行高效率利用，一方面体现了节能减排的理念，另一方面利用经济调度数学模型，充分利用峰谷电价差，综合考虑了投资成本，使运营成本得到优化配置，对各个供电子单元的运行调度合理科学，不仅减轻了电网用电的负荷，还降低了数据中心的用电成本，实行了经济运行。同时，本申请实施例可以通过将储能电源电压标准与IT供电受电直流电压标准设为相同标准，使得IT保障蓄电池和储能蓄电池可以一起运行，提高了储能蓄电池的放电效率，通过将负载充电整流器的标准和储能蓄电池充电整流器的标准设为相同标准，使得储能蓄电池充电整流器可以在蓄电池供电子单元充电完成之外的其他时段参与为负载单元供电，降低负载充电整流器的负荷，既节省了投资，进一步降低了数据中心的运营成本，又节省了机房面积，在国内开创先河。此外，本申请实施例将蓄电池供电子单元作为对光伏供电进行补充供电的第一选择，可以充分利用蓄电池的储能，减小了蓄电池的储能容量，进一步降低了运营成本。

当然，实施本申请的任一产品必不特定需要同时达到以上所述的所有技术效果。

通过以下参照附图对本申请的示例性实施例的详细描述，本申请的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本申请的实施例，并且连同其说明一起用于解释本申请的原理。

图1所示为本申请实施例所提供的能源调控***的结构示意图；

图2所示为本申请实施例所提供的能源调控方法的流程示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本申请的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

随着信息技术的不断普及和深入应用，数据中心作为支持经济和社会活动的关键基础设施，其规模和功耗也将越来越大。数据中心运营商和管理人员不断尝试优化数据中心的能耗，并逐步扩大使用更多的非化石能源，以减轻高能耗带来的经济和环保压力。但是，对于非化石能源，如太阳能、风能等受大自然影响较大，产生的电能波动也较大，难以保障数据中心设备的稳定运行。为了保障数据中心设备的运行稳定，引进储能***在数据中心使用，对可靠供电、降低电网峰值功率负载、新能源接入、节能等方面发挥着举足轻重的作用。当前，领域内缺少一种对数据中心的能源进行综合管理、合理控制的方法。

数据中心中的IT供电***为了分秒不停，通常需配置能放电15～30分钟蓄电池的容量。但平时停电机会极少，这部分蓄电池长期处于备用状态，到了一定的年份也自然报废；如将这部分蓄电池参与储能充放电，将使储能蓄电池放电率减小，放电效率提高。但在目前全国的4000多个数据中心中，虽然也有将光伏供电与储能供电共用的设计，但都是储能和备电互不相干，并没有这种设计，主要是因为：IT***设计和储能***设计是两个设计院，每个设计院按照自己的设计规范、负责自己的设计安全，互不相干；目前的储能***是蓄电池放电逆变成交流向电网供电，储能蓄电池组的电压选择主要是考虑直流逆变成交流过程中损耗最小，通常选择直流400V～600V；同理，充电、逆变设备对应相应的电压等级；IT设备供电电压为交流220V或直流240V(交直流通用)，保障蓄电池电压自然要选择240V电压标准，充电、整流设备自然配套240V直流***，由于两套***蓄电池组电压标准不同，不能直接共享；也有人提出过将备用蓄电池转换成交流，形成交流共享，由于***复杂，增加投资，至今没有案例产生。

为了解决上述技术问题，本申请提出了一种应用于数据中心的能源调控***及方法，用于减轻电网用电的负荷，降低用电成本，高效利用能源。

图1所示为本申请实施例所提供的能源调控***的结构示意图。

如图1所示，本申请实施例提供的一种应用于数据中心的能源调控***，包括：供电单元、负载单元和控制单元30，控制单元30分别与供电单元和负载单元通信连接，供电单元与负载单元电连接；供电单元包括分别与负载单元相电连接的光伏供电子单元101、蓄电池供电子单元102和电网供电子单元，控制单元30用于根据实时获取的光伏供电子单元101的供电情况及时间，为负载单元配置不同的供电子单元，具体为：

在光伏供电子单元101供电正常的情况下，控制单元30控制光伏供电子单元101向负载单元供电；

在光伏供电子单元101供电不足的情况下，若当前时间处于峰电时段，控制单元30控制蓄电池供电子单元102向负载单元补充供电；若当前时间处于平电时段，控制单元30控制蓄电池供电子单元102和/或电网供电子单元向负载单元补充供电；

在光伏供电子单元101无法供电的情况下，若当前时间处于峰电时段，控制单元30控制蓄电池供电子单元102向负载单元供电；若当前时间处于谷电时段或平电时段，控制单元30控制电网供电子单元向负载单元供电；

其中，若当前时间处于谷电时段，控制单元30控制电网供电子单元向负载单元供电。

其中，蓄电池供电子单元包含IT保障蓄电池与储能蓄电池，为共享子单元；电网供电子单元包含储能蓄电池充电整流器与负载供电整流器，为共享单元。

基于此，如图1所示，本申请实施例所提供的一种应用于数据中心的能源调控***及方法中，控制单元30与供电单元和负载单元之间的通信连接，使得控制单元30可以分别对供电单元和负载单元进行实时监控及控制，供电单元与负载单元之间电连接，具体为各个供电子单元与负载单元之间电连接，使得光伏供电子单元101、蓄电池供电子单元102和电网供电子单元均可以为负载单元供电。除电网供电外，本申请实施例加入的光伏供电子单元101可以利用太阳能进行供电，充分利用了数据中心的周边场地资源，在减轻电网负荷的同时，降低了数据中心用电成本，且太阳能为环保能源，对环境无污染；本申请实施例加入的蓄电池供电子单元102利用了储能技术，对平衡电网高峰负荷，减小电网冲击具有明显效果。

由于光伏供电子单元101为利用太阳能发电，在不同场景及天气下供电情况不同，且电网供电子单元为通过市电网进行供电，在不同时段的电价也不相同，由此，本申请实施例根据实时获取的光伏供电子单元101的供电情况及时间，为负载单元配置不同的供电子单元，在光伏供电子单元101正常供电的情况下通过光伏供电子单元101向负载单元进行供电，若光伏供电不足，则可利用蓄电池供电子单元102和/或电网供电子单元进行补充供电，使得负载单元可以尽可能利用光伏供电，优先使用环保的太阳能进行供电，不仅实现了节能减排，还降低了对电网供电的负荷，减轻了高能耗带来的经济和环保压力。其中，在光伏供电子单元101供电不足或无法供电的情况下，可以根据不同时段的电价为负载单元配置不同的供电子单元，实现对峰谷电价差的充分利用；若在峰电时段，此时采用电网供电子单元进行供电的成本较高，可以选用蓄电池供电子单元102进行供电，若在谷电时段，此时市电网的电价最低，可以选用市电供电子单元进行供电，若在光伏供电不足时的平电时段，可以在保证晚高峰峰电时段蓄电池满足放电容量的前提下，则采用市电加储能共同供电，综上，本申请实施例所提供的能源调控***，根据新能源波动规律、电网峰谷电价政策、储能成本等综合因素，提出了以光伏供电使用效率最大、综合储能容量最小为目标或储能生命最长为目标的优化配置方案，通过耦合电力、光伏、储能等***的综合管理及合理控制实现优势互补，并对可再生能源进行高效率利用，一方面体现了节能减排的理念，另一方面利用经济调度数学模型，充分利用峰谷电价差，综合考虑了投资成本，使运营成本得到优化配置，对各个供电子单元的运行调度合理科学，不仅减轻了电网用电的负荷，还降低了数据中心的用电成本，实行了经济运行。同时，本申请实施例可以通过将储能电源电压标准与IT供电受电直流电压标准设为相同标准，使得IT保障蓄电池和储能蓄电池可以一起运行，提高了储能蓄电池的放电效率，通过将负载充电整流器的标准和储能蓄电池充电整流器的标准设为相同标准，使得储能蓄电池充电整流器可以在蓄电池供电子单元充电完成之外的其他时段参与为负载单元供电，降低负载充电整流器的负荷，既节省了投资，进一步降低了数据中心的运营成本，又节省了机房面积，在国内开创先河。此外，本申请实施例将蓄电池供电子单元102作为对光伏供电进行补充供电的第一选择，可以充分利用蓄电池的储能，减小了蓄电池的储能容量，进一步降低了运营成本。

需要注意的是，在本申请实施例中，光伏供电子单元的供电情况与数据中心所在区域的天气或时间直接相关，例如，夜晚的光伏供电子单元无法供电，在太阳出来后，当天气为晴天时，光伏供电子单元供电正常；当天气为阴天时，光伏供电子单元供电不足，当天气为阴雨时，光伏供电子单元无法供电。

在一些示例中，本申请实施例还可以对光伏供电子单元的供电情况进行建模处理，具体为，通过梳理数据中心所在区域10年内的气象资料及平均光照时长，并细化成峰电时段时长和平电时段时长，计算出光伏每千瓦时(kw/h)的综合成本和收益；本申请实施例还可以建立蓄电池供电子单元的等效循环寿命模型，对蓄电池供电子单元的储能成本建模分析，计算出储能***生命期内综合成本，即交换每千瓦时的成本和收益；由于全国各地的峰谷电价不同，计算的收益结果会有差异，本申请实施例以华东地区峰谷电价政策为例参考：峰电价上浮50％，全天8小时峰价，分为早高峰和晚高峰两个时间段；谷电价下浮50％，为夜间连续8小时；平电时段为均价，分为下午和晚间两个时段，在优化成本过程中，计算电价成本时，参照此电价政策计算。

在一些示例中，如图1所示，本申请实施例所提供的能源调控***还包括相连的直流母线40和负载母线50，负载单元与负载母线50相连，电网供电子单元包括市电母线103，光伏供电子单元101、蓄电池供电子单元102和控制单元30均与直流母线40相连，光伏供电子单元101还通过直流/交流(DC/AC)转换器106与市电母线103相连，使得在光伏供电子单元101供电情况正常，单独向负载单元供电时，可以将正常供电剩余的电能向市电网输送进行卖电，充分利用了太阳能发电，进一步降低了运营成本。

示例性的，光伏供电子单元可以包括安装在数据中心园区内所有屋顶上的光伏设备，还可以包括在园区内的道路上方建设的光伏支架，总计安装光伏设备的组件功率可以为20MW，此处仅做举例，并不具体限定。

示例性的，控制单元可以包括一台服务器，服务器内置监控管理软件，并对相应工作数据进行计算及逻辑判断，根据预设逻辑进行***运行策略管理，同时对有价值的数据实施长期存储。控制单元在整个能源调控***中起到总控的作用，可以通过与各个子单元或其他单元之间通信连接的关系，实时监控每个子单元或其他单元的运行工况，接受每个子单元或其他单元的各类报警，随时可以通过控制单元干预各子单元或其他单元的运行，并通过通信连接的关系给单元或其他单元升级，升级操作一般在谷电时段期间进行，升级内容包括给子单元或其他单元增减工作内容、运行参数调整、程序打补丁、程序优化以及程序更新等操作。其中，子单元或其他单元的程序升级、配置增减、运行参数调整等均在通过控制单元的引导下现场操作，由控制单元进行验证；当然也可以将一系列的参数调整、程序配置等操作由控制单元完成，现场通过子单元或其他单元的通信接口验证。控制单元可以通过RS485通讯协议与其他单元或子单元等通信连接，此处仅做举例，并不具体限定。

示例性的，控制单元所包括的服务器可以为基于ARM V8架构的Viridis系列服务器、基于IBMPower8架构的Power System服务器等等，此处仅做举例，并不具体限定。

作为一种可能的实现方式，在光伏供电子单元供电不足的情况下，若当前时间处于平电时段，控制单元还用于获取并比较蓄电池供电子单元的储能成本及电网在平电时段的电价，并根据比较结果为负载单元调整供电子单元，具体为：

若储能成本与平电电价在误差允许范围内相同，控制单元控制电网供电子单元向负载单元补充供电；若储能成本小于等于80％的平电电价，控制单元控制电网供电子单元和蓄电池供电子单元向负载单元补充供电。

基于此，当光伏供电子单元供电不足时，在平电时段市电网电价为中等水平，可以根据储能成本计算结果来为负载单元配置供电子单元进行补充供电。若计算后得出储能综合成本与平电时段的电价比较接近，则将蓄电池供电子单元维持在静止状态，不充不放，全部采用市电网进行补充供电；若计算后得出储能综合成本与平电时段的电价相比较还有一定的盈利空间，即储能成本不大于80％的平电时段的电价，则可以除去保证晚高峰峰电时段蓄电池供电子单元的放电电能，将蓄电池供电子单元的剩余电能和电网供电子单元的市电网供电一起为负载单元进行补充供电。

需要注意的是，储能成本与平电电价是在误差允许范围内相同，并非指的二者完全相同，也可以包括储能成本与平电电价比较接近的情况。

示例性的，以华北地区为例，在天气晴朗，光伏供电子单元的正常供电期间，尤其是日长夜短的季节，光伏供电子单元优先向数据中心的负载单元供电，剩余电能向市电网输送；蓄电池供电子单元处于静止状态，不充不放；在傍晚的第二个峰电时段，太阳光逐渐减弱，此时启动蓄电池供电子单元进行补充供电，直至阳光完全消失时，数据中心用电全部由蓄电池供电子单元提供；第二个峰电时段过后进入平电时段，综合当地电价与储能成本比较，采用蓄电池供电子单元仍有30％的效益，故可以在第二个平电时段使用蓄电池供电子单元的剩余能量供电；第二个平电时段过后，进入谷电时段，即使蓄电池供电子单元仍存有余量电，蓄电池供电子单元也必须停止放电，转为电网供电子单元来供电。

作为一种可能的实现方式，如图1所示，能源调控***还包括与控制单元30通信连接的整流单元104，电网供电子单元通过整流单元104与负载单元电连接，整流单元104与蓄电池供电子单元102电连接，在谷电时段，电网供电子单元通过整流单元104向蓄电池供电子单元102充电。

基于此，如图1所示，本申请实施例所提供的能源调控***还包括与控制单元30通信连接的整流单元104，电网供电子单元通过整流单元104与负载单元电连接，具体地，如图1所示，市电母线103通过整流单元104与直流母线40相连，使得电网供电子单元可以通过整流单元104向负载单元供电，整流单元104还与蓄电池供电子单元102电连接，使得市电母线103可以通过整流单元104在谷电时段向蓄电池供电子单元102充电，以实现电能的储存。其中，整流单元104可以包括多个整流装置，一部分用于配合电网供电，另一部分用于配合蓄电池供电子单元102充电，这两部分整流装置也可以共享，从整流装置数量配置优化、安全运行综合考虑，在蓄电池供电子单元102停止工作的时候，可以调度部分用于充电的整流装置参与电网供电子单元的运行，一方面减轻了配合市电网的整流装置的负荷率，另一方面可作为电网供电子单元的备用整流装置，具体调度数量多少以全部设备供电时，整流单元104运行负荷率在75％左右为宜；同理，在谷电期间，蓄电池供电子单元102的整流装置需要按照设置的标准功率开启充电，此时由于数据中心业务会减少，数据设备供电负荷会有所降低，与电网供电子单元配套的整流装置会产生一定量的冗余，此时可以调度部分电网供电子单元的整流装置参与储能充电运行，使蓄电池供电子单元102的运行负荷率适当降低。

示例性的，对于配合蓄电池供电子单元充电的整流装置，按照直流240V电压标准计算，放电电流I₁＝110000000÷(240×8)≈57300A，蓄电池供电子单元充电的整流装置的最低配置为240V/1600A的36套，考虑到8小时充电提前完成以及兼顾故障备用的整流装置，配合蓄电池供电子单元充电的整流装置实际可以配置40套；对于配合电网供电的整流装置，由于负载单元在谷电时段需要采用市电网供电，故配合电网供电的整流装置需要考虑以上全部功率总和14MW配置，14000000÷240＝58300A，配合电网供电子单元的整流装置最低需要配置240V/1600A的36套，此处仅做举例，并不具体限定。

示例性的，蓄电池供电子单元可以为锂电池，按照8小时放电计算，总计安装容量110MWh，此处仅做举例，并不具体限定。

作为一种可能的实现方式，如图1所示，供电单元还包括与控制单元30通信连接的应急供电子单元105，用于在电网供电子单元、光伏供电子单元101和蓄电池供电子单元102无法供电的情况下向负载单元供电。

基于此，如图1所示，本申请实施例所提供的供电单元还包括与控制单元30通信连接的应急供电子单元105，可以在市电网停电或故障等导致的无法供电，且光伏供电子单元和蓄电池供电子单元也无法供电的情况下向负载单元应急供电，应急供电子单元105可以包括发电机组，为了保障发电机组启动、各类负荷开关倒换、合闸期间数据中心的设备不间断供电，在任何放电情景下，蓄电池供电子单元102都需要留有10分钟放电容量。

需要注意的是，光伏供电子单元和蓄电池供电子单元的无法供电也包括二者电量告急的情况。

示例性的，考虑到可能发生的自然灾害、恶劣气候等情况，可以配置3MW柴油发电机组5台，可以实现并机、并网运行应急供电，具体应用时，发电机组的运行台数、时段、时长都可以根据实际设置，此处仅做举例，并不具体限定。

作为一种可能的实现方式，光伏供电子单元和蓄电池供电子单元均具有与控制单元通信连接的智能控制模块，用于实时监测、采集并存储相应供电子单元的运行信息。

基于此，在本申请实施例所提供的能源调控***中，控制单元对各个子单元的控制方式为分布式控制与集中控制相结合，在光伏供电子单元中安装智能型光伏***控制模块，在蓄电池供电子单元中安装智能型储能***控制模块，由于电网供电子单元为通过整流单元向负载单元供电，故在整流单元中安装智能型整流***控制模块来对电网供电进行智能控制；各个智能控制模块均与控制单元通信连接，各个智能控制模块实时采集子单元范围内的各类信息，按照智能控制模块的预先设定的逻辑功能和运行程序，根据实时信息对照相应的智能控制模块的程序进行相应的工况运行。同时，智能控制模块也可以自动保存数据3000条以上，如存储空间已满，由控制单元判断并进行合理删除。

在一些示例中，应急供电子单元中也具有与控制单元通信连接的智能控制模块，作用与上述光伏供电子单元和蓄电池供电子单元中所具有的智能控制模块的作用相同，此处不再赘述。

示例性的，各个智能控制模块可以包括各类传感器、存储器、CPU、RS485通信接口3个，一个与控制单元连接，一个留给现场调试人员现场配置数据用，一个用作级连或备用，此处仅做举例，并不具体限定。

可选地，本申请实施例中所提及的智能控制模块可选为S7-200控制器、FX1S控制器、FX2N控制器、SIMATICS7-300控制器、STM32控制器等等，此处仅做举例，并不具体限定。

在一些示例中，可以为各个子单元或其他单元配置控制屏，各个子单元或其他单元的智能控制模块安装于相应的控制屏内。

作为一种可能的实现方式，控制单元还用于实时监测蓄电池供电子单元及电网供电子单元的供电情况，当蓄电池供电子单元的剩余电量达到极限电量时，控制单元将负载单元的供电子单元由蓄电池供电子单元调整为电网供电子单元。

基于此，在本申请实施例所提供的能源调控***中，应尽量为负载单元配置光伏供电子单元和蓄电池供电子单元进行供电，如遇到阴雨天光伏供电子单元无法发电，则在峰电时段依赖蓄电池供电子单元储能进行供电，在蓄电池供电子单元中的智能控制模块检测到蓄电池供电子单元的剩余电量达到极限电量时，立即停止蓄电池供电子单元的放电，将负载单元的供电子单元由蓄电池供电子单元调整为电网供电子单元，使用市电网为负载单元供电，避免发生负载单元间断供电的现象，保证数据中心的正常运行，由于各种因素，若蓄电池供电子单元中的智能控制模块发生误判，由控制单元判断出蓄电池供电子单元的剩余电量达到极限电量时，通过控制单元直接干预蓄电池供电子单元的放电停止，采用市电网供电。

作为一种可能的实现方式，如图1所示，负载单元包括分别与控制单元30通信连接的IT设备负载子单元201、调温负载子单元202和充电桩负载子单元203。

基于此，如图1所示，IT设备负载子单元201、调温负载子单元202和充电桩负载子单元203分别与负载母线50相连，由于负载母线50和直流母线40相连，因此各个供电子单元可以对各个负载子单元进行供电。IT设备负载子单元201、调温负载子单元202和充电桩负载子单元203分别与控制单元30通信连接，便于控制单元30实时监测各个负载子单元的工作情况。在一些示例中，IT设备负载子单元201、调温负载子单元202和充电桩负载子单元203中也具有与控制单元30通信连接的智能控制模块，作用与上述光伏供电子单元101和蓄电池供电子单元102中所具有的智能控制模块的作用相同，此处不再赘述。

在一些示例中，蓄电池供电子单元的极限电量即为蓄电池供电子单元的剩余电量接近10分钟的IT设备负载子单元的负荷电量。

示例性的，本申请实施例所提供的IT设备负载子单元可以包括2000个IT设备机架，平均每个机架能耗5KW，数据设备总功率10MW；充电桩负载子单元包括电动汽车充电桩，总功率为1MW，此处仅做举例，并不具体限定。

示例性的，本申请实施例所提供的负载单元还可以包括电锅炉储热设备、照明等其他所有需要使用电能的设备。

作为一种可能的实现方式，如图1所示，调温负载子单元202包括分别与控制单元30通信连接的变频空调模块2021和冰蓄冷制冷模块2022；在峰电时段，控制单元30控制冰蓄冷制冷模块2022调节数据中心的温度，在谷电时段，控制单元30控制变频空调模块2021调节数据中心的温度，在平电时段，控制单元30控制冰蓄冷制冷模块2022和/或变频空调模块2021调节数据中心的温度。

基于此，如图1所示，通过分别与控制单元30通信连接的变频空调模块2021和冰蓄冷制冷模块2022来为数据中心调节温度，在峰电时段，为了减少白天用电，优先通过冰蓄冷制冷模块2022来调温，冰蓄冷制冷模块2022的容量配置应充分考虑设备的寿命和利用率，可以按照夏季正常气候峰电时长配置，峰电时段过后，视剩余冷量多少，可以考虑在平电时段使用冰蓄冷制冷模块2022，即平电时段时若冰蓄冷制冷模块2022内还有剩余冷量，可以冰蓄冷制冷模块2022单独进行调温，或者冰蓄冷制冷模块2022和变频空调模块2021共同运行，若没有剩余冷量了，则单独使用变频空调模块2021进行调温。对于预料之外的特高温时期，一年中可能有几天，可以考虑冰蓄冷制冷模块2022满足峰电时段，其他时段采用变频空调模块2021来运行制冷。

在一些示例中，可以在变频空调模块2021中安装智能型变频空调控制模块，在冰蓄冷制冷模块2022中安装智能型冰蓄冷控制模块，作用与上述光伏供电子单元101和蓄电池供电子单元102中所具有的智能控制模块的作用相同，此处不再赘述。

示例性的，变频空调模块包括水冷的直流变频空调，以中央空调的形式安装在数据中心内，总功率3MW，此处仅做举例，并不具体限定。

示例性的，冰蓄冷制冷模块可以为在变频空调内配置的冰蓄冷技术。

作为一种可能的实现方式，如图1所示，负载单元还包括空气调节模块，空气调节模块用于调节数据中心的空气质量，还用于利用自然冷源补充调节数据中心的温度。

基于此，如图1所示，本申请实施例所提供的空气调节模块不仅可以用于调节数据中心的空气质量，还可以用于配合调温负载子单元202来补充调节数据中心的温度，空气调节模块每年累计有3个月的时间可用，利用空气调节模块来部分替代现有的制冷***，可以减少冰蓄冷制冷模块的循环次数，延长冰蓄冷制冷模块的使用寿命，使用时在经过综合计算后确有明显效益的环境温度点以下，及时启动空气调节模块。

示例性的，空气调节模块可以为新风***。

在一些示例中，本申请实施例还可以建立冰蓄冷制冷模块和空气调节模块的经济效益评估体系，计算出冰蓄冷制冷模块循环生命周期内经济效益曲线；空气调节模块是利用自然冷源节能的一种方法，计算出空气调节模块运行效益与室外环境温度能效盈亏点以及温度能效曲线。

图2所示为本申请实施例所提供的能源调控方法的流程示意图。

基于同一发明构思，如图2所示，本申请还提供一种应用上述实施例所描述的能源调控***的能源调控方法，能源调控方法包括：

S100、在光伏供电子单元供电正常的情况下，控制光伏供电子单元向负载单元供电；

S200、在光伏供电子单元供电不足的情况下，若当前时间处于峰电时段，控制蓄电池供电子单元向负载单元补充供电；若当前时间处于平电时段，控制蓄电池供电子单元和/或电网供电子单元向负载单元补充供电；

S300、在光伏供电子单元无法供电的情况下，若当前时间处于峰电时段，控制蓄电池供电子单元向负载单元供电；若当前时间处于平电时段，控制电网供电子单元向负载单元供电；

其中，若当前时间处于谷电时段，控制电网供电子单元向负载单元供电。

本申请所提供的能源调控方法的有益效果与上述实施例所描述的能源调控***的有益效果相同，此处不再赘述。

与现有技术相比，本申请提供的一种应用于数据中心的能源调控***及方法，至少实现了如下的有益效果：

本申请实施例所提供的一种应用于数据中心的能源调控***中，除电网供电外，本申请实施例加入的光伏供电子单元可以利用太阳能进行供电，充分利用了数据中心的周边场地资源，在减轻电网负荷的同时，降低了数据中心用电成本，且太阳能为环保能源，对环境无污染；加入的蓄电池供电子单元利用了储能技术，对平衡电网高峰负荷，减小电网冲击具有明显效果。同时，本申请实施例根据实时获取的光伏供电子单元的供电情况及时间，为负载单元配置不同的供电子单元，使得负载单元可以尽可能利用光伏供电，优先使用环保的太阳能进行供电，不仅实现了节能减排，还降低了对电网供电的负荷，减轻了高能耗带来的经济和环保压力。其中，在光伏供电子单元供电不足或无法供电的情况下，可以根据不同时段的电价为负载单元配置不同的供电子单元，实现对峰谷电价差的充分利用。综上，本申请实施例所提供的能源调控***，根据新能源波动规律、电网峰谷电价政策、储能成本等综合因素，提出了以光伏供电使用效率最大、综合储能容量最小为目标或储能生命最长为目标的优化配置方案，通过耦合电力、光伏、储能等***的综合管理及合理控制实现优势互补，并对可再生能源进行高效率利用，一方面体现了节能减排的理念，另一方面利用经济调度数学模型，充分利用峰谷电价差，综合考虑了投资成本，使运营成本得到优化配置，对各个供电子单元的运行调度合理科学，不仅减轻了电网用电的负荷，还降低了数据中心的用电成本，实行了经济运行。同时，本申请实施例可以通过将储能电源电压标准与IT供电受电直流电压标准设为相同标准，使得IT保障蓄电池和储能蓄电池可以一起运行，提高了储能蓄电池的放电效率，通过将负载充电整流器的标准和储能蓄电池充电整流器的标准设为相同标准，使得储能蓄电池充电整流器可以在蓄电池供电子单元充电完成之外的其他时段参与为负载单元供电，降低负载充电整流器的负荷，

既节省了投资，进一步降低了数据中心的运营成本，又节省了机房面积，5在国内开创先河。此外，本申请实施例将蓄电池供电子单元作为对光伏供

电进行补充供电的第一选择，可以充分利用蓄电池的储能，减小了蓄电池的储能容量，进一步降低了运营成本。

虽然已经通过例子对本申请的一些特定实施例进行了详细说明，但是

本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限0制本申请的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本申请的范围

和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本申请的范围由所附权利要求来限定。

Claims (10)

1.一种应用于数据中心的能源调控***，其特征在于，包括：供电单元、负载单元和控制单元，所述控制单元分别与所述供电单元和所述负载单元通信连接，所述供电单元与所述负载单元电连接；所述供电单元包括分别与所述负载单元相电连接的光伏供电子单元、蓄电池供电子单元和电网供电子单元，所述控制单元用于根据实时获取的所述光伏供电子单元的供电情况及时间，为所述负载单元配置不同的供电子单元，具体为：

在所述光伏供电子单元供电正常的情况下，所述控制单元控制所述光伏供电子单元向所述负载单元供电；

在所述光伏供电子单元供电不足的情况下，若当前时间处于峰电时段，所述控制单元控制所述蓄电池供电子单元向所述负载单元补充供电；若当前时间处于平电时段，所述控制单元控制所述蓄电池供电子单元和/或所述电网供电子单元向所述负载单元补充供电；

在所述光伏供电子单元无法供电的情况下，若当前时间处于峰电时段，所述控制单元控制所述蓄电池供电子单元向所述负载单元供电；若当前时间处于平电时段，所述控制单元控制所述电网供电子单元向所述负载单元供电；

其中，若当前时间处于谷电时段，所述控制单元控制所述电网供电子单元向所述负载单元供电；

其中，所述蓄电池供电子单元包含IT保障蓄电池与储能蓄电池，为共享子单元；所述电网供电子单元包含储能蓄电池充电整流器与负载供电整流器，为共享单元。

2.根据权利要求1所述的能源调控***，其特征在于，在所述光伏供电子单元供电不足的情况下，若当前时间处于平电时段，所述控制单元还用于获取并比较所述蓄电池供电子单元的储能成本及电网在平电时段的电价，并根据比较结果为所述负载单元调整供电子单元，具体为：

若所述储能成本与平电电价在误差允许范围内相同，所述控制单元控制所述电网供电子单元向所述负载单元补充供电；若所述储能成本小于等于80％的平电电价，所述控制单元控制所述电网供电子单元和所述蓄电池供电子单元向所述负载单元补充供电。

3.根据权利要求1所述的能源调控***，其特征在于，所述能源调控***还包括与所述控制单元通信连接的整流单元，所述电网供电子单元通过所述整流单元与所述负载单元电连接，所述整流单元与所述蓄电池供电子单元电连接，在谷电时段，所述电网供电子单元通过所述整流单元向所述蓄电池供电子单元充电。

4.根据权利要求1所述的能源调控***，其特征在于，所述供电单元还包括与所述控制单元通信连接的应急供电子单元，用于在所述电网供电子单元、所述光伏供电子单元和所述蓄电池供电子单元无法供电的情况下向所述负载单元供电。

5.根据权利要求1所述的能源调控***，其特征在于，所述控制单元还用于实时监测所述蓄电池供电子单元及所述电网供电子单元的供电情况，当所述蓄电池供电子单元的剩余电量达到极限电量时，所述控制单元将所述负载单元的供电子单元由所述蓄电池供电子单元调整为所述电网供电子单元。

6.根据权利要求1所述的能源调控***，其特征在于，所述光伏供电子单元和所述蓄电池供电子单元均具有与所述控制单元通信连接的智能控制模块，用于实时监测、采集并存储相应供电子单元的运行信息。

7.根据权利要求1所述的能源调控***，其特征在于，所述负载单元包括分别与所述控制单元通信连接的IT设备负载子单元、调温负载子单元和充电桩负载子单元。

8.根据权利要求7所述的能源调控***，其特征在于，所述调温负载子单元包括分别与所述控制单元通信连接的变频空调模块和冰蓄冷制冷模块；在峰电时段，所述控制单元控制所述冰蓄冷制冷模块调节所述数据中心的温度，在谷电时段，所述控制单元控制所述变频空调模块调节所述数据中心的温度，在平电时段，所述控制单元控制所述冰蓄冷制冷模块和/或所述变频空调模块调节所述数据中心的温度。

9.根据权利要求7所述的能源调控***，其特征在于，所述负载单元还包括空气调节模块，所述空气调节模块用于调节所述数据中心的空气质量，还用于利用自然冷源补充调节所述数据中心的温度。

10.一种应用权利要求1～9任一项所述的能源调控***的能源调控方法，其特征在于，所述能源调控方法包括：

在所述光伏供电子单元供电正常的情况下，控制所述光伏供电子单元向所述负载单元供电；

在所述光伏供电子单元供电不足的情况下，若当前时间处于峰电时段，控制所述蓄电池供电子单元向所述负载单元补充供电；若当前时间处于平电时段，控制所述蓄电池供电子单元和/或所述电网供电子单元向所述负载单元补充供电；

在所述光伏供电子单元无法供电的情况下，若当前时间处于峰电时段，控制所述蓄电池供电子单元向所述负载单元供电；若当前时间处于平电时段，控制所述电网供电子单元向所述负载单元供电；

其中，若当前时间处于谷电时段，控制所述电网供电子单元向所述负载单元供电。

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