CN113078664A - 新型数据供电中心及不间断供电方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了新型数据供电中心及不间断供电方法，其中，该新型数据供电中心包括移相变压单元和储能单元，移相变压单元包括输入端口、至少两个输出端口和至少一个第一逆变模块，第一逆变模块将电网提供的交流电转换成直流电以对负载供电，储能单元包括第二逆变模块和储能电池，第二逆变模块的输入端电连接其中一个输出端口，第二逆变模块的输出端电连接储能电池的输入端，储能电池的输出端电连接负载，第二逆变模块可选择性地将电网提供的交流电转换成直流电以对储能电池充电，储能电池可选择性地对负载供电；本发明能够充分发挥储能电池的能量搬移作用，可作为数据供电中心的备份电源，有效降低数据供电中心的初始投资成本及后期维护成本。
Description
技术领域
本发明涉及数据中心供电技术领域，尤其涉及新型数据供电中心及不间断供电方法。
背景技术
随着云计算、大数据时代的到来，数据中心的数据来源变得无比广泛，数据设备接入更加多样化，数据容量变得更加庞大，数据处理需要更加快速与高效，这一切无疑对数据中心机房提出了更高的要求。数据中心机房一旦出现因供电中断而诱发的“电气宕机”或因空调故障而诱发的“热宕机”问题时，将可能会造成巨大损失或不良负面社会影响，如何打造安全、可靠的数据中心机房供电系统成为业内普遍关心的问题。
新一代数据中心供电的高压直流输电(HVDC：High Voltage Direct Current)方案如图1所示，10kV交流电源通过多抽头移相变压器移相和降压之后，给数据中心电源提供交流输入，经过数据中心电源整流、降压之后给数据中心直流负荷供电。为保证电网断电之后负荷有应急备电，在电源直流采用电池直挂的方式作为后备供电。采用双回路供电的方式，两路电源互为备份，一组电源故障之后，另一组电源给负荷供电，提高了数据中心供电的可靠性。
该方法虽然保证了数据中心电源的供电可靠性，但因为两组电源互为备份，初始投资高。且电池直挂于直流侧，造成电池长时间处于备用状态，无法充分利用。不足点如下：1、两组电源互为备份，初始投资高；2、电池长期处于浮充状态，造成电池循环寿命缩短；3、若需保障较长的后备时间,则蓄电池首次投资成本很高,并且由于电池生命周期较短,每个周期都需进行再投资,是一笔不小的花费；4、由于我国电网供电可靠性较高，备份电源及电池长期闲置，造成很大的浪费。
发明内容
本发明的目的是提供一种新型数据供电中心，能够充分发挥储能电池的能量搬移作用，通过单组储能电池即可作为数据供电中心的备份电源，有效降低数据供电中心的初始投资成本及后期维护成本。
本发明的又一目的是提供一种不间断供电方法，能够充分发挥储能电池的能量搬移作用，通过单组储能电池即可作为数据供电中心的备份电源，有效降低数据供电中心的初始投资成本及后期维护成本，还能通过削峰填谷的充电和供电方式降低用电成本。
为了实现上有目的，本发明公开了一种新型数据供电中心，其包括移相变压单元和储能单元，所述移相变压单元包括输入端口、至少两个输出端口和至少一个第一逆变模块，所述输入端口用于电连接电网，每一所述第一逆变模块的输入端电连接对应的所述输出端口，所述第一逆变模块的输出端电连接负载，所述第一逆变模块将所述电网提供的交流电转换成直流电以对所述负载供电，所述储能单元包括第二逆变模块和储能电池，所述第二逆变模块的输入端电连接其中一个所述输出端口，所述第二逆变模块的输出端电连接所述储能电池的输入端，所述储能电池的输出端电连接所述负载，所述第二逆变模块可选择性地将所述电网提供的交流电转换成直流电以对所述储能电池充电，所述储能电池可选择性地对所述负载供电。
与现有技术相比，本发明的储能单元包括第二逆变模块和储能电池，第二逆变模块的输入端电连接其中一个输出端口，第二逆变模块的输出端电连接储能电池的输入端，储能电池的输出端电连接负载，第二逆变模块可选择性地将电网提供的交流电转换成直流电以对储能电池充电，储能电池可选择性地对负载供电，上述设置能够充分发挥储能电池的能量搬移作用，通过单组储能电池即可作为数据供电中心的备份电源，有效降低数据供电中心的初始投资成本及后期维护成本，还能通过削峰填谷的充电和供电方式降低用电成本。
较佳地，所述储能单元还包括第三逆变模块，所述第三逆变模块的输入端电连接所述储能电池的输出端，所述第三逆变模块的输出端电连接所述负载。
较佳地，所有所述第一逆变模块的输出端并联后电连接所述负载。
较佳地，所述第一逆变模块的输出端独立电连接对应的负载。
较佳地，所述第一逆变模块和第二逆变模块均为AC/DC变压器。
较佳地，所述第三逆变模块为DC/DC变压器。
较佳地，所述新型数据供电中心还包括电池管理单元，所述移相变压单元还包括通讯单元和控制单元，所述电池管理单元通讯连接所述储能电池，所述控制单元通过所述通讯单元通讯连接所述电池管理单元。
较佳地，所述控制单元分别电连接所述第一逆变模块、第二逆变模块和第三逆变模块。
相应地，本发明还公开了一种不间断供电方法，应用于如上所述的新型数据供电中心，所述不间断供电方法包括如下步骤：
S1、当电网正常供电时，所述第一逆变模块将所述电网提供的交流电转换成直流电以对所述负载供电，所述第二逆变模块依据电价时段选择性地将所述电网提供的交流电转换成直流电以对所述储能电池充电，及所述储能电池依据电价时段选择性地对所述负载供电；
S2、当电网出现异常时，第一逆变模块和第二逆变模块均停止工作，所述储能电池对所述负载供电。
与现有技术相比，本发明的储能单元包括第二逆变模块和储能电池，第二逆变模块的输入端电连接其中一个输出端口，第二逆变模块的输出端电连接储能电池的输入端，储能电池的输出端电连接负载，第二逆变模块可选择性地将电网提供的交流电转换成直流电以对储能电池充电，储能电池可选择性地对负载供电，上述设置一方面能够充分发挥储能电池的能量搬移作用，通过单组储能电池即可作为数据供电中心的备份电源，有效降低数据供电中心的初始投资成本及后期维护成本，还能通过削峰填谷的充电和供电方式降低用电成本；另一方面，适于通过削峰填谷的充电和供电方式降低用电成本。
较佳地，所述步骤(1)中，所述第二逆变模块依据电价时段选择性地将所述电网提供的交流电转换成直流电以对所述储能电池进行充电，及所述储能电池依据电价时段选择性地对所述负载供电，具体包括：
S11、在电价低谷时段，所述第二逆变模块将所述电网提供的交流电转换成直流电以对所述储能电池充电；
S12、在电价高峰时段，所述第二逆变模块停止工作，所述储能电池对所述负载供电。
附图说明
图1是现有技术的新一代数据中心供电的高压直流输电方案的结构示意图；
图2是本发明的新型数据供电中心的结构示意图；
图3是本发明的新型数据供电中心的又一结构示意图；
图4是本发明的不间断供电方法的流程框图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。
请参阅图2和图3所示，本实施例的新型数据供电中心包括移相变压单元10和储能单元20，移相变压单元10包括输入端口11、五个输出端口12和四个第一逆变模块13，输入端口11用于电连接电网1，这里的电网1可以为诸如10kV等类型的电网1。每一第一逆变模块13的输入端电连接对应的输出端口12，第一逆变模块13的输出端电连接负载2，第一逆变模块13将电网1提供的交流电转换成直流电以对负载2供电。
具体地，所有第一逆变模块13的输出端并联后电连接负载2，以通过多个第一逆变模块13的方式将电网1提供的交流电转换成直流电后，对同一负载2进行供电，以减轻单个第一逆变模块13的最大负荷要求及降低单个第一逆变模块13的成本。在其他实施方式中，每一个第一逆变模块13的输出端独立电连接对应的负载2，以适应更多的应用需求。
储能单元20包括第二逆变模块21和储能电池22，第二逆变模块21的输入端电连接其中一个输出端口12，第二逆变模块21的输出端电连接储能电池22的输入端，储能电池22的输出端电连接负载2，第二逆变模块21可选择性地将电网1提供的交流电转换成直流电以对储能电池22充电，储能电池22可选择性地对负载2供电。
较佳者，本实施例的第一逆变模块13和第二逆变模块21均为AC/DC变压器，以将电网1的交流电转化为直流电，从而供后级负载2和储能电池22使用。
优选地，为了提高储能电池22的电能利用率，本实施例的储能单元20还包括第三逆变模块23，第三逆变模块23的输入端电连接储能电池22的输出端，第三逆变模块23的输出端电连接负载2，上述设置避免储能电池22直接对负载2供电，储能电池22在第三逆变模块23的作用下进行升压或降压后对负载2供电。这里的第三逆变模块23具体为DC/DC变压器，经实际测算，储能电池22通过DC/DC变压器转换后直接给后级负载2供电，能够提升储能电池224％以上的电能利用率。
需要说明的是，输出端口12和第一逆变模块13的数量可以根据实际需求进行选定，输出端口12的数量为两个，第一逆变模块13的数量为一个，又如输出端口12的数量为三个，第一逆变模块13的数量为两个，还如输出端口12的数量为十个，第一逆变模块13的数量为九个等，在确保输出端口12的数量能够同时满足第一逆变模块13和第二逆变模块21的接入需求时，不对输出端口12和第一逆变模块13的数量进行限定。
请参阅图2和图3所示，本实施例的新型数据供电中心还包括电池管理单元30，移相变压单元10还包括通讯单元14和控制单元15，该通讯单元14具体为CAN接口，电池管理单元30通讯连接储能电池22，控制单元15通过通讯单元14通讯连接电池管理单元30。具体地，较佳地，控制单元15分别电连接第一逆变模块13、第二逆变模块21和第三逆变模块23。通过电池管理单元30实时监控储能电池22的状态信息，并将获取到的储能电池22的状态信息反馈至控制单元15，控制单元15以对储能电池22进行保护性充放电，确保储能电池22的运行安全，大大提升本实施例的新型数据供电中心的安全性。
值得注意的是，在其他实施方式中，控制单元15可以为电池管理单元30中的一个控制模块，从而使得本实施例能够直接通过电池管理单元30控制电能的转换。
结合图2和图3，本发明的储能单元20包括第二逆变模块21和储能电池22，第二逆变模块21的输入端电连接其中一个输出端口12，第二逆变模块21的输出端电连接储能电池22的输入端，储能电池22的输出端电连接负载2，第二逆变模块21可选择性地将电网1提供的交流电转换成直流电以对储能电池22充电，储能电池22可选择性地对负载2供电，上述设置能够充分发挥储能电池22的能量搬移作用，通过单组储能电池22即可作为数据供电中心的备份电源，有效降低数据供电中心的初始投资成本及后期维护成本，还能通过削峰填谷的充电和供电方式降低用电成本。
请参阅图2-图4所示，相应地，本发明还公开了一种不间断供电方法，应用于如上所述的新型数据供电中心，所述不间断供电方法包括如下步骤：
S1、当电网1正常供电时，所述第一逆变模块13将所述电网1提供的交流电转换成直流电以对所述负载2供电，所述第二逆变模块21依据电价时段选择性地将所述电网1提供的交流电转换成直流电以对所述储能电池22充电，及所述储能电池22依据电价时段选择性地对所述负载2供电；
S2、当电网1出现异常时，第一逆变模块13和第二逆变模块21均停止工作，所述储能电池22对所述负载2供电。
较佳地，所述步骤(1)中，所述第二逆变模块21依据电价时段选择性地将所述电网1提供的交流电转换成直流电以对所述储能电池22进行充电，及所述储能电池22依据电价时段选择性地对所述负载2供电，具体包括：
S11、在电价低谷时段，所述第二逆变模块21将所述电网1提供的交流电转换成直流电以对所述储能电池22充电；
S12、在电价高峰时段，所述第二逆变模块21停止工作，所述储能电池22对所述负载2供电。
结合图2-图4，本发明的储能单元20包括第二逆变模块21和储能电池22，第二逆变模块21的输入端电连接其中一个输出端口12，第二逆变模块21的输出端电连接储能电池22的输入端，储能电池22的输出端电连接负载2，第二逆变模块21可选择性地将电网1提供的交流电转换成直流电以对储能电池22充电，储能电池22可选择性地对负载2供电，上述设置一方面能够充分发挥储能电池22的能量搬移作用，通过单组储能电池22即可作为数据供电中心的备份电源，有效降低数据供电中心的初始投资成本及后期维护成本，还能通过削峰填谷的充电和供电方式降低用电成本；另一方面，适于通过削峰填谷的充电和供电方式降低用电成本。
以上所揭露的仅为本发明的优选实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明申请专利范围所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。
Claims (10)
1.一种新型数据供电中心，其特征在于：包括移相变压单元和储能单元，所述移相变压单元包括输入端口、至少两个输出端口和至少一个第一逆变模块，所述输入端口用于电连接电网，每一所述第一逆变模块的输入端电连接对应的所述输出端口，所述第一逆变模块的输出端电连接负载，所述第一逆变模块将所述电网提供的交流电转换成直流电以对所述负载供电，所述储能单元包括第二逆变模块和储能电池，所述第二逆变模块的输入端电连接其中一个所述输出端口，所述第二逆变模块的输出端电连接所述储能电池的输入端，所述储能电池的输出端电连接所述负载，所述第二逆变模块可选择性地将所述电网提供的交流电转换成直流电以对所述储能电池充电，所述储能电池可选择性地对所述负载供电。
2.如权利要求1所述的新型数据供电中心，其特征在于：所述储能单元还包括第三逆变模块，所述第三逆变模块的输入端电连接所述储能电池的输出端，所述第三逆变模块的输出端电连接所述负载。
3.如权利要求1所述的新型数据供电中心，其特征在于：所有所述第一逆变模块的输出端并联后电连接所述负载。
4.如权利要求1所述的新型数据供电中心，其特征在于：所述第一逆变模块的输出端独立电连接对应的负载。
5.如权利要求1所述的新型数据供电中心，其特征在于：所述第一逆变模块和第二逆变模块均为AC/DC变压器。
6.如权利要求2所述的新型数据供电中心，其特征在于：所述第三逆变模块为DC/DC变压器。
7.如权利要求1所述的新型数据供电中心，其特征在于：还包括电池管理单元，所述移相变压单元还包括通讯单元和控制单元，所述电池管理单元通讯连接所述储能电池，所述控制单元通过所述通讯单元通讯连接所述电池管理单元。
8.如权利要求2所述的新型数据供电中心，其特征在于：所述控制单元分别电连接所述第一逆变模块、第二逆变模块和第三逆变模块。
9.一种不间断供电方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的新型数据供电中心，所述不间断供电方法包括如下步骤：
当电网正常供电时，所述第一逆变模块将所述电网提供的交流电转换成直流电以对所述负载供电，所述第二逆变模块依据电价时段选择性地将所述电网提供的交流电转换成直流电以对所述储能电池充电，及所述储能电池依据电价时段选择性地对所述负载供电；
当电网出现异常时，第一逆变模块和第二逆变模块均停止工作，所述储能电池对所述负载供电。
10.如权利要求9所述的不间断供电方法，其特征在于，所述第二逆变模块依据电价时段选择性地将所述电网提供的交流电转换成直流电以对所述储能电池进行充电，及所述储能电池依据电价时段选择性地对所述负载供电，具体包括：
在电价低谷时段，所述第二逆变模块将所述电网提供的交流电转换成直流电以对所述储能电池充电；
在电价高峰时段，所述第二逆变模块停止工作，所述储能电池对所述负载供电。
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|---|---|---|---|---|
| CN113964834A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-01-21 | 北京北斗信达网络通信技术有限公司 | 一种可智能控制的供配电系统 |
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