CN109144220A

CN109144220A - 用于数据中心的备电加储能控制系统

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Publication number: CN109144220A
Application number: CN201810987435.8A
Authority: CN
Inventors: 马娟维; 高建强; 于浩; 张育华; 宋超; 缪杰; 王平
Original assignee: Beijing Huifeng Energy Technology Co Ltd Shuangdeng
Current assignee: Beijing Huifeng Energy Technology Co Ltd Shuangdeng
Priority date: 2018-08-28
Filing date: 2018-08-28
Publication date: 2019-01-04

Abstract

本发明提供一种用于数据中心的备电加储能控制系统，系统包括：UPS，用于给数据中心机房设备供电；机柜PDU，用于控制给UPS供电的电源；清洁能源，用于在机柜PDU的控制下始终给UPS供电；储能设备，在储能设备的储能量大于第一阈值，并且清洁能源无法满足数据中心机房设备用电时，储能设备在机柜PDU的控制下给UPS供电；市电，用于在用电低谷期间清洁能源无法满足数据中心机房设备用电，并且储能设备的储能量小于第二阈值时在机柜PDU的控制下给UPS供电；燃油发电机组，用于在用电高峰期间清洁能源无法满足数据中心机房设备用电，并且储能设备的储能量小于第三阈值时在机柜PDU的控制下给UPS供电。本发明保证数据中心供电安全的同时，降低数据中心的电费成本。

Description

用于数据中心的备电加储能控制系统

技术领域

本发明涉及电能存储及转换技术领域，尤其涉及数据中心(IDC)储能系统的科学利用方法，具体来说就是一种用于数据中心的备电加储能控制系统。

背景技术

随着大数据、云计算、物联网等前沿科技的不断发展，对数据中心机房的稳健运行提出了更高的要求，而供电的品质直接影响着电子信息设备的正常运行。数据中心机房主要运营成本为一次性建设成本、运营维护成本、电费成本，其中，电费成本占据整个运营成本的54％，因此，降低电费成本是降低整个数据中心机房运营成本的关键；数据中心机房的一次性建设成本中备用储能系统与UPS(不间断电源系统)的投入占据很大的比例，但是备用储能系统和UPS仅在市电故障时才发挥作用，很大程度上浪费了备用储能系统和UPS存储、释放电能的固有价值。为此，数据中心机房提出了低污染、低成本、低能耗、扩展灵活的目标。

目前，为了实现数据中心机房低污染的目标，数据中心机房供配电系统采用光伏或风电等清洁能源与市电配合为数据中心供电。但是由于光伏和风电受天气等自然因素影响较大，输出电能可控性差，虽然在一定程度上起到了节能减排的目的，但从经济角度考虑，仅仅依靠清节能源和市电配合很难达到降低数据中心电力成本的效果。

最近，国家发展改革委员会发布了《关于创新和完善促进绿色发展价格机制的意见》，明确指出将充分发挥电力价格的杠杆作用，完善峰谷电价形成机制，加大峰谷电价实施力度，引导用户错峰用电。在这一政策导向下，数据中心机房等用电大户迫切需要寻求一种可靠、灵活、低成本、低污染的供电解决方案。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种用于数据中心的备电加储能控制系统，解决了现有数据中心机房电费成本居高不下、配电系统可靠性低的问题。

为了解决上述技术问题，本发明的具体实施方式提供一种用于数据中心的备电加储能控制系统，包括：UPS，用于给数据中心机房设备供电；机柜PDU，与所述UPS连接，用于控制给所述UPS供电的电源；清洁能源，与所述机柜PDU连接，用于在所述机柜PDU的控制下始终给所述UPS供电；储能设备，与所述机柜PDU连接，在所述储能设备的储能量大于第一阈值，并且所述清洁能源无法满足数据中心机房设备用电时，所述储能设备在所述机柜PDU的控制下给所述UPS供电；市电，与所述机柜PDU连接，用于在用电低谷期间所述清洁能源无法满足数据中心机房设备用电，并且所述储能设备的储能量小于第二阈值时在所述机柜PDU的控制下给所述UPS供电，其中，所述第二阈值小于所述第一阈值；燃油发电机组，与所述机柜PDU连接，用于在用电高峰期间所述清洁能源无法满足数据中心机房设备用电，并且所述储能设备的储能量小于第三阈值时在所述机柜PDU的控制下给所述UPS供电。

根据本发明的上述具体实施方式可知，用于数据中心的备电加储能控制系统至少具有以下有益效果：配合使用市电、柴油发电机组、储能设备和清洁能源给数据中心供电，在保障数据中心供电系统稳定性的同时，不但大大降低了数据中心的电力运营成本，还提高了电网的运行效率。利用数据中心机房设备释放出来的热能洗手、洗脸、洗澡等，在调节数据中心机房温度的同时，提高能源利用率。

应了解的是，上述一般描述及以下具体实施方式仅为示例性及阐释性的，其并不能限制本发明所欲主张的范围。

附图说明

下面的所附附图是本发明的说明书的一部分，其绘示了本发明的示例实施例，所附附图与说明书的描述一起用来说明本发明的原理。

图1为本发明具体实施方式提供的一种用于数据中心的备电加储能控制系统的实施例一的结构示意图。

图2为本发明具体实施方式提供的一种环境控制组件的结构示意图。

图3为本发明具体实施方式提供的一种用于数据中心的备电加储能控制系统的实施例三的结构示意图。

附图标记说明：

1 UPS 2 机柜PDU

3 清洁能源 4 储能设备

5市电 6燃油发电机组

7环境控制组件 8备用UPS

71温度传感器 72空气循环管道

73气泵 74控制器

75冷凝器 76水传送管道

77水泵 D数据中心机房设备

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面将以附图及详细叙述清楚说明本发明所揭示内容的精神，任何所属技术领域技术人员在了解本发明内容的实施例后，当可由本发明内容所教示的技术，加以改变及修饰，其并不脱离本发明内容的精神与范围。

本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。另外，在附图及实施方式中所使用相同或类似标号的元件/构件是用来代表相同或类似部分。

关于本文中所使用的“第一”、“第二”、…等，并非特别指称次序或顺位的意思，也非用以限定本发明，其仅为了区别以相同技术用语描述的元件或操作。

关于本文中所使用的方向用语，例如：上、下、左、右、前或后等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明并非用来限制本创作。

关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。

关于本文中所使用的“及/或”，包括所述事物的任一或全部组合。

关于本文中的“多个”包括“两个”及“两个以上”；关于本文中的“多组”包括“两组”及“两组以上”。

关于本文中所使用的用语“大致”、“约”等，用以修饰任何可以微变化的数量或误差，但这些微变化或误差并不会改变其本质。一般而言，此类用语所修饰的微变化或误差的范围在部分实施例中可为20％，在部分实施例中可为10％，在部分实施例中可为5％或是其他数值。本领域技术人员应当了解，前述提及的数值可依实际需求而调整，并不以此为限。

图1为本发明具体实施方式提供的一种用于数据中心的备电加储能控制系统的实施例一的结构示意图，如图1所示，UPS(不间断电源)给数据中心机房设备供电，机柜PDU(电源分配单元)控制给UPS供电的电源，清洁能源始终给UPS供电，在清洁能源无法满足数据中心机房设备用电，并且储能设备的储能量大于第一阈值时，储能设备给UPS供电；在用电低谷期间清洁能源无法满足数据中心机房设备用电，并且所述储能设备的储能量小于第二阈值时，市电给UPS供电；在用电高峰期间清洁能源无法满足数据中心机房设备用电，并且储能设备的储能量小于第三阈值时，燃油发电机组给UPS供电。

该附图所示的具体实施方式中，用于数据中心的备电加储能控制系统包括：UPS1、机柜PDU2、清洁能源3、储能设备4、市电5和燃油发电机组6。其中，UPS1用于给数据中心机房设备D供电；机柜PDU2与所述UPS1连接，机柜PDU2用于控制给所述UPS1供电的电源；清洁能源3与所述机柜PDU2连接，清洁能源3用于在所述机柜PDU2的控制下始终给所述UPS1供电；储能设备4与所述机柜PDU2连接，储能设备4在所述储能设备4的储能量大于第一阈值，并且所述清洁能源3无法满足数据中心机房设备D用电时，所述储能设备4在所述机柜PDU2的控制下给所述UPS1供电；市电5与所述机柜PDU2连接，市电5用于在用电低谷期间所述清洁能源3无法满足数据中心机房设备D用电，并且所述储能设备4的储能量小于第二阈值时在所述机柜PDU2的控制下给所述UPS1供电，其中，所述第二阈值小于所述第一阈值；燃油发电机组6与所述机柜PDU2连接，燃油发电机组6用于在用电高峰期间所述清洁能源3无法满足数据中心机房设备D用电，并且所述储能设备4的储能量小于第三阈值时在所述机柜PDU2的控制下给所述UPS1供电。本发明的具体实施例中，UPS1不具有储能模块，进一步降低UPS1的投入成本。当所述清洁能源3供电量大于数据中心机房设备D的耗电量时，所述清洁能源3在所述机柜PDU2的控制下给所述储能设备4充电，充分利用清洁能源，防止环境污染。

进一步地，当在用电低谷期间所述储能设备4的储能量小于第二阈值时，所述市电5在所述机柜PDU2的控制下给所述储能设备4充电，在用电低谷期间，电费价格较低，当储能设备4的储能量较小时，利用市电5给储能设备4充电。当在用电高峰期间所述储能设备4的储能量小于第二阈值时，所述市电5在所述机柜PDU2的控制下停止给所述储能设备4充电，在用电高峰期间，由于电费价格较高，市电5停止给储能设备4充电，降低数据中心的电费成本。当在用电高峰期间所述储能设备4的储能量小于第三阈值时，所述燃油发电机组6在所述机柜PDU2的控制下给所述储能设备4充电，其中，所述第三阈值小于所述第二阈值，当储能设备4的储能量非常小时，为了保证数据中心机房设备D的安全用电，利用燃油发电机组6给储能设备4充电。所述第一阈值为50％～60％；所述第二阈值为30％～40％；所述第三阈值为5％～20％。

参见图1，结合储能设备4的剩余电量及电费价格，机柜PDU2控制清洁能源3、储能设备4、市电5和燃油发电机组6给UPS1供电。在保证数据中心机房设备D安全运营的同时，最小化环境污染，最小化数据中心机房的电费支出。由于外接储能设备4，可以省去UPS1内的储能模块，进一步降低UPS1的投入成本。

图2为本发明具体实施方式提供的一种环境控制组件的结构示意图，如图2所示，备电加储能控制系统还具有环境控制组件，环境控制组件可以调节数据中心机房的室内温度，防止数据中心机房设备温度过高。

该附图所示的具体实施方式中，用于数据中心的备电加储能控制系统还包括环境控制组件7。其中，环境控制组件7用于调节数据中心机房的室内温度。所述环境控制组件7具体包括：温度传感器71、空气循环管道72、气泵73、控制器74、冷凝器75、水传送管道76和水泵77。其中，温度传感器71设置在数据中心机房内，温度传感器71用于感测数据中心机房的所述室内温度；空气循环管道72，空气循环管道72设置在数据中心机房内，空气循环管道72用于循环数据中心机房内的空气；气泵73安装在所述空气循环管道72上，气泵73用于驱动数据中心机房内的空气在所述空气循环管道72内循环；控制器74与所述温度传感器71和所述气泵73连接，控制器74用于根据所述室内温度控制所述气泵73的转速，从而调节所述室内温度；冷凝器75安装在所述空气循环管道72上，冷凝器75用于冷却所述空气循环管道72内的空气；水传送管道76与所述冷凝器75连通，水传送管道76用于更换所述冷凝器75内进行热交换的水；水泵77安装在所述水传送管道76上，水泵77用于驱动进行热交换的水在所述水传送管道76内流动。所述控制器74用于根据所述室内温度控制所述水泵77的转速，从而调节所述室内温度。

参见图2，利用数据中心机房内的热空气给冷水加热，在降低数据中心机房的室内温度同时，给数据中心机房工作人员洗脸、洗手提供热水，实现能量的充分利用。

图3为本发明具体实施方式提供的一种用于数据中心的备电加储能控制系统的实施例三的结构示意图，如图3所示，备电加储能控制系统的UPS可以设置两个，备用UPS对主用UPS进行热备份。

该附图所示的具体实施方式中，用于数据中心的备电加储能控制系统还包括备用UPS8。其中，备用UPS8与所述UPS1并联连接，备用UPS8用于对所述UPS1进行热备份。备用UPS8中也可以没有储能模块，从而降低备用UPS8的购置成本。

参见图3，通过对UPS进行热备份，进一步提高数据中心机房设备D供电的可靠性，确保数据中心供电安全，用户体验度高。

本发明具体实施例提供一种用于数据中心的备电加储能控制系统，配合使用市电、柴油发电机组、储能设备和清洁能源给数据中心供电，在保障数据中心供电系统稳定性的同时，不但大大降低了数据中心的电力运营成本，还提高了电网的运行效率。利用数据中心机房设备释放出来的热能洗手、洗脸、洗澡等，在调节数据中心机房温度的同时，提高能源利用率。

上述的本发明实施例可在各种硬件、软件编码或两者组合中进行实施。例如，本发明的实施例也可为在数据信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)中执行上述方法的程序代码。本发明也可涉及计算机处理器、数字信号处理器、微处理器或现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)执行的多种功能。可根据本发明配置上述处理器执行特定任务，其通过执行定义了本发明揭示的特定方法的机器可读软件代码或固件代码来完成。可将软件代码或固件代码发展为不同的程序语言与不同的格式或形式。也可为不同的目标平台编译软件代码。然而，根据本发明执行任务的软件代码与其他类型配置代码的不同代码样式、类型与语言不脱离本发明的精神与范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，在不脱离本发明的构思和原则的前提下，任何本领域的技术人员所做出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims

1.一种用于数据中心的备电加储能控制系统，其特征在于，该系统包括：

UPS(1)，用于给数据中心机房设备(D)供电；

机柜PDU(2)，与所述UPS(1)连接，用于控制给所述UPS(1)供电的电源；

清洁能源(3)，与所述机柜PDU(2)连接，用于在所述机柜PDU(2)的控制下始终给所述UPS(1)供电；

储能设备(4)，与所述机柜PDU(2)连接，在所述储能设备(4)的储能量大于第一阈值，并且所述清洁能源(3)无法满足数据中心机房设备(D)用电时，所述储能设备(4)在所述机柜PDU(2)的控制下给所述UPS(1)供电；

市电(5)，与所述机柜PDU(2)连接，用于在用电低谷期间所述清洁能源(3)无法满足数据中心机房设备(D)用电，并且所述储能设备(4)的储能量小于第二阈值时在所述机柜PDU(2)的控制下给所述UPS(1)供电，其中，所述第二阈值小于所述第一阈值；以及

燃油发电机组(6)，与所述机柜PDU(2)连接，用于在用电高峰期间所述清洁能源(3)无法满足数据中心机房设备(D)用电，并且所述储能设备(4)的储能量小于第三阈值时在所述机柜PDU(2)的控制下给所述UPS(1)供电。

2.如权利要求1所述的用于数据中心的备电加储能控制系统，其特征在于，该系统还包括：

环境控制组件(7)，用于调节数据中心机房的室内温度。

3.如权利要求2所述的用于数据中心的备电加储能控制系统，其特征在于，所述环境控制组件(7)具体包括：

温度传感器(71)，设置在数据中心机房内，用于感测数据中心机房的所述室内温度；

空气循环管道(72)，设置在数据中心机房内，用于循环数据中心机房内的空气；

气泵(73)，安装在所述空气循环管道(72)上，用于驱动数据中心机房内的空气在所述空气循环管道(72)内循环；

控制器(74)，与所述温度传感器(71)和所述气泵(73)连接，用于根据所述室内温度控制所述气泵(73)的转速，从而调节所述室内温度；

冷凝器(75)，安装在所述空气循环管道(72)上，用于冷却所述空气循环管道(72)内的空气；

水传送管道(76)，与所述冷凝器(75)连通，用于更换所述冷凝器(75)内进行热交换的水；

水泵(77)，安装在所述水传送管道(76)上，用于驱动进行热交换的水在所述水传送管道(76)内流动，

所述控制器(74)用于根据所述室内温度控制所述水泵(77)的转速，从而调节所述室内温度。

4.如权利要求1所述的用于数据中心的备电加储能控制系统，其特征在于，该系统还包括：

备用UPS(8)，与所述UPS(1)并联连接，用于对所述UPS(1)进行热备份。

5.如权利要求1所述的用于数据中心的备电加储能控制系统，其特征在于，当所述清洁能源(3)供电量大于数据中心机房设备(D)的耗电量时，所述清洁能源(3)在所述机柜PDU(2)的控制下给所述储能设备(4)充电。

6.如权利要求5所述的用于数据中心的备电加储能控制系统，其特征在于，当在用电低谷期间所述储能设备(4)的储能量小于第二阈值时，所述市电(5)在所述机柜PDU(2)的控制下给所述储能设备(4)充电。

7.如权利要求6所述的用于数据中心的备电加储能控制系统，其特征在于，当在用电高峰期间所述储能设备(4)的储能量小于第二阈值时，所述市电(5)在所述机柜PDU(2)的控制下停止给所述储能设备(4)充电。

8.如权利要求7所述的用于数据中心的备电加储能控制系统，其特征在于，当在用电高峰期间所述储能设备(4)的储能量小于第三阈值时，所述燃油发电机组(6)在所述机柜PDU(2)的控制下给所述储能设备(4)充电，其中，所述第三阈值小于所述第二阈值。

9.如权利要求8所述的用于数据中心的备电加储能控制系统，其特征在于，所述第一阈值为50％～60％；所述第二阈值为30％～40％；所述第三阈值为5％～20％。

10.如权利要求1所述的用于数据中心的备电加储能控制系统，其特征在于，所述UPS(1)不具有储能模块。