CN113595225A - 一种智能供电系统和方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种智能供电系统和方法，该系统包括：配电单元、功率单元、备电单元和制冷单元，其中，配电单元包括交流输入配电单元和直流输出配电单元，交流输入配电单元与功率单元连接，通过功率单元的转换，将交流输入配电单元输入的交流电转换为直流电，并通过直流输出配电单元将直流电输出到IT设备；直流输出单元的输出端与备电单元，以及制冷单元分别连接，为备电单元和制冷单元供电。解决了整机柜系统在传输电的时候，电能损耗大，系统效率低和成本高的问题，降低了运维成本和中间过程效率损耗，提高了供电效率。

Description

一种智能供电系统和方法

技术领域

本申请涉及电力系统领域，特别是涉及一种智能供电系统和方法。

背景技术

48V整机柜系统凭借其标准化、模块化、高稳定性和便捷的运维性等特点已在互联网数据中心(Internet Data Center，简称IDC)行业内展开广泛应用，然而，为了适应现代化的高速发展，整机柜系统需要持续推动发展更高的直流输出电压、更高的模块化灵活度以及更灵活的部署方式。

在相关技术中，互联网数据中心的IT设备供电主要依赖于集中式不间断电源(Uninterruptible Power Supply，简称UPS)或高压直流电源(High Voltage DirectCurrent，简称HVDC)。市电经过UPS或HVDC电源，然后再通过交流列头柜(对应UPS电源)或直流列头柜(对应HVDC电源)、电源分配单元(Power Distribution Unit，简称PDU)以及电源模块(Power Supply Unit，简称PSU)到达服务器，在整个传输过程中，进行了多级电能转换，过程损耗相对较高；此外，集中式的UPS或HVDC电源系统，一旦电源设备发生故障可能会导致后端十几个或几十个IT设备供电中断，故障影响范围相对较大。

目前针对相关技术中，整机柜系统在传输电的时候，电能损耗大，系统效率低和成本高的问题，尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本申请实施例提供了一种智能供电系统和方法，以至少解决相关技术中整机柜系统在传输电的时候，电能损耗大，系统效率低和成本高的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种智能供电系统，所述系统包括：配电单元、功率单元、备电单元和制冷单元，其中，所述配电单元包括交流输入配电单元和直流输出配电单元，

所述交流输入配电单元与所述功率单元连接，通过所述功率单元的转换，将所述交流输入配电单元输入的交流电转换为恒压直流电，所述恒压直流电通过所述直流输出配电单元输出到IT设备；

所述直流输出单元的输出端与所述备电单元，以及所述制冷单元分别连接，为所述备电单元和所述制冷单元供电。

在其中一些实施例中，所述系统还包括：智能控制单元，

所述智能控制单元与所述系统连接，用于对所述系统中的各个单元进行信息采集和远程控制，并检测输入输出回路的上下电，实现后端业务与前端配电的联动；

所述智能控制单元还用于控制所述备电单元错峰储能用电。

在其中一些实施例中，所述备电单元中的电源可混插，其中，所述电源包括锂电池和光伏电池板。

在其中一些实施例中，在所述系统交流输入正常的情况下，所述直流输出配电单元输出的恒压直流电给所述备电单元中的所述电源充电；

在所述系统交流输入故障的情况下，所述备电单元中的所述电源给所述IT设备供电，保持IT设备供电不间断。

在其中一些实施例中，所述锂电池采用智能锂电模式，放电状态时，输出电压保持恒定。

在其中一些实施例中，所述制冷单元用于对所述系统进行散热降温，其中，所述制冷单元包括柜内空调、浸没式液冷制冷方式或冷板式液冷制冷方式。

在其中一些实施例中，所述直流输出配电单元通过悬浮方式输出直流电。

在其中一些实施例中，所述直流输出配电单元通过双极直流空开或单极直流空开控制。

第二方面，本申请实施例提供了一种智能供电的方法，应用于互联网数据中心供电系统中，所述系统包括：配电单元、功率单元、备电单元和制冷单元，其中，所述配电单元包括交流输入配电单元和直流输出配电单元，

所述交流输入配电单元与所述功率单元连接，通过所述功率单元的转换，将所述交流输入配电单元输入的交流电转换为恒压直流电，所述恒压直流电通过所述直流输出配电单元输出到IT设备；

所述直流输出单元的输出端与所述备电单元，以及所述制冷单元分别连接，为所述备电单元和所述制冷单元供电。

在其中一些实施例中，

所述智能控制单元与所述系统连接，用于对所述系统中的各个单元进行信息采集和远程控制，并检测输入输出回路的上下电，实现后端业务与前端配电的联动；

所述智能控制单元还用于控制所述备电单元错峰储能用电。相比于相关技术，本申请实施例提供了一种智能供电系统，该系统包括：配电单元、功率单元、备电单元和制冷单元，其中，配电单元包括交流输入配电单元和直流输出配电单元，交流输入配电单元与功率单元连接，通过功率单元的转换，将交流输入配电单元输入的交流电转换为恒压直流电，该恒压直流电通过直流输出配电单元将直流电输出到IT设备；直流输出单元的输出端与备电单元，以及制冷单元分别连接，为备电单元和制冷单元供电。解决了整机柜系统在传输电的时候，电能损耗大，系统效率低和成本高的问题，降低了运维成本和中间过程效率损耗，提高了供电效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1是根据本申请实施例的智能供电系统的结构流程图；

图2是根据本申请的一种智能供电系统装置的示意图；

图3是根据本申请的一种智能供电系统第一实施例的结构流程图；

图4是根据本申请的一种智能供电系统第二实施例的结构流程图；

图5是根据本申请的一种智能供电系统第三实施例的结构流程图；

图6是根据本申请的一种智能供电系统第四实施例的结构流程图；

图7是根据本申请实施例的智能供电方法的流程图；

图8是根据本申请实施例的功率单元直流电输出的子流程图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行描述和说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。基于本申请提供的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，还可以理解的是，虽然这种开发过程中所作出的努力可能是复杂并且冗长的，然而对于与本申请公开的内容相关的本领域的普通技术人员而言，在本申请揭露的技术内容的基础上进行的一些设计，制造或者生产等变更只是常规的技术手段，不应当理解为本申请公开的内容不充分。

在本申请中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域普通技术人员显式地和隐式地理解的是，本申请所描述的实施例在不冲突的情况下，可以与其它实施例相结合。

除非另作定义，本申请所涉及的技术术语或者科学术语应当为本申请所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本申请所涉及的“一”、“一个”、“一种”、“该”等类似词语并不表示数量限制，可表示单数或复数。本申请所涉及的术语“包括”、“包含”、“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含；例如包含了一系列步骤或模块(单元)的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可以还包括没有列出的步骤或单元，或可以还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。本申请所涉及的“连接”、“相连”、“耦接”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电气的连接，不管是直接的还是间接的。本申请所涉及的“多个”是指大于或者等于两个。“和/或”描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，“A和/或B”可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。本申请所涉及的术语“第一”、“第二”、“第三”等仅仅是区别类似的对象，不代表针对对象的特定排序。

本申请提供了一种智能供电系统，如以下所使用的，术语“模块”、“单元”、“子单元”等可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的装置较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。

图1是根据本申请实施例的智能供电系统的结构流程图，如图1所示，该系统包括：配电单元10、功率单元11、备电单元12和制冷单元13，其中，配电单元10包括交流输入配电单元和直流输出配电单元，交流输入配电单元与功率单元11连接，通过功率单元11的转换，将交流输入配电单元输入的交流电转换为直流电，该直流电通过直流输出配电单元输出到IT设备；直流输出单元的输出端与备电单元12，以及制冷单元13分别连接，为备电单元12和制冷单元13供电。

优选的，备电单元12中各类电源模块可混插，其中，各类电源模块包括锂电池模块和新能源光伏电源模块等。需要说明的是，电源模块混插是指备电单元中的电源模块可以为DC/DC的电源组或直接为锂电池电源组，只需要电源模块输出的直流电压和直流输出配电单元输出的电压恒定相同即可。新能源光伏电源可直接接入系统，利用光能发电，实现了绿色能源的利用，减少了对环境的污染。

进一步地，在系统交流输入正常的情况下，直流输出配电单元输出的直流电给备电单元12的电源充电；以锂电池为例，锂电池采用智能锂电模式，与系统直流输出端连接，在系统交流输入正常的情况下，直流输出配电单元输出的直流电给锂电池充电；

在系统交流输入故障的情况下，备电单元12中的电源模块给IT设备供电，保持IT设备供电不间断，在本实施例中，以锂电池为例，在系统交流输入故障的情况下，备电单元12中的锂电池模块放电，给IT设备提供58V直流电。需要说明的是，本实施例中锂电池在放电状态时，保持输出电压58V恒定为最优恒定电压，还可以保持非58V电压恒定，例如57V或其他等级电压恒定，这里不做限定。

本实施例通过优化数据中心的供电架构，减少了电能转换环节，有效提升系统效率、降低整体供电架构成本、提升了部署速率，此外，系统中直流输出电压为58V，可进一步降低后端线缆、铜排等连接器件的过程损耗，提高效率。需要说明的是，本实施例中的系统输出的额定电压最优为58V，其他电压范围在46V～80V的直流电均可，例如48V、54V或更高输出电压等。

优选的，系统还包括智能控制单元，智能控制单元用于远程控制和检测输入输出回路的上下电，实现后端业务与前端配电的联动；进一步地，系统通过智能控制单元能控制备电单元12实现错峰储能用电。具体地，由于工业用电存在电价差，凌晨和晚上电价不同，为了降低用电成本，在晚上电价高的时候控制备电单元12的电池放电，在凌晨电价低的时候控制备电单元12的电池充电，这样，通过智能控制单元控制备电单元12进行储能备用，进一步降低了工业用电成本。

需要说明的是，智能监控单元对系统中的各个单元进行信息采集和控制，采集到的信息通过液晶显示屏显示并记录。此外，本实施例采用智能控制单元实现智能控制系统的目的，支持在线扩容和在线维护，保障后端IT设备的可靠、高效和易维护运行，降低了整个系统使用和运维成本。

可选的，制冷单元13包括柜内空调、浸没式液冷制冷方式或冷板式液冷制冷方式。本实施例中制冷单元13可选择模块化制冷单元、浸没式液冷制冷、柜内空调、冷板式液冷及其他制冷方式等，通过制冷单元13能提升散热效果，保障系统长期稳定的可靠运行。

优选的，本系统的直流输出配电单元采用悬浮的工作方式输出直流电，此外，直流输出配电单元通过双极直流空开或单极直流空开控制。

图2是根据本申请的一种智能供电系统装置的示意图，如图2所示，系统中的配电单元10、功率单元11、备电单元12、制冷单元13和智能控制单元均采用的是模块化设计，通过模块化设计使得整个系统中的配电单元10、功率单元11、备电单元12、制冷单元13和智能控制单元可整体安装、拆卸、移动和更换，在以后可根据需要添加更多的组件，为满足不断变化的IT需求提供了极大的灵活性，此外，模块化单元可以在发生故障时，随时进行修理或替换，不仅无需停止整个系统的运行，而且方便快速，既节省了时间有节约了资金；本系统中的配电单元10和智能控制单元采用非模块化设计，配电单元和智能控制单元采用非模块化设计是为了使得系统实现便利，提高系统的实用性。

在其中一些实施例中，图3是根据本申请的一种智能供电系统第一实施例的结构流程图，如图3所示，系统的配电单元10获取交流输入电，并通过功率单元11的AC/DC模块将交流电转换为58V的恒压直流电，该恒压直流电通过直流输出配电单元直接输出到电池模块，给电池模块供电，电池模块通过放电给制冷模块和IT设备供电，其中制冷模块直接为IT设备提供制冷散热效果。

在其中一些实施例中，图4是根据本申请的一种智能供电系统第二实施例的结构流程图，如图4所示，系统的配电单元10获取交流输入电A、B，通过双路切换，分别将交流电输入功率单元11的AC/DC模块1和AC/DC模块2，并通过功率单元11的AC/DC模1和2将交流电转换为58V的恒压直流电，该恒压直流电通过直流输出配电单元输出，一路输出到电池模块，给电池供电，另一路输出到IT设备和制冷单元，其中制冷模块直接为IT设备提供制冷散热效果。

在其中一些实施例中，图5是根据本申请的一种智能供电系统第三实施例的结构流程图，如图5所示，系统的配电单元10获取交流输入电A、B，通过双路切换，分别将交流电输入功率单元11的AC/DC模块1和AC/DC模块2，并通过功率单元11的AC/DC模1和2将交流电转换为58V的恒压直流电，该恒压直流电通过直流输出配电单元输出，一路输出到电池模块，给电池供电，另一路输出到IT设备，以及制冷单元的制冷模块1和制冷模块2，其中制冷模块1为IT设备提供制冷散热效果，制冷模块2为备电单元的电池模块提供制冷散热效果。

在其中一些实施例中，图6是根据本申请的一种智能供电系统第四实施例的结构流程图，如图6所示，系统的配电单元10获取交流输入电A、B，通过双路切换，分别将交流电输入功率单元11的AC/DC模块1和AC/DC模块2，并通过功率单元11的AC/DC模1和2将交流电转换为58V的恒压直流电，该恒压直流电通过直流输出配电单元输出，一路输出到备电单元的多个电池模块，给电池供电，另一路直流电则输出到多个IT设备，以及制冷单元的多个制冷模块中。此外，在交流输入故障时，电池模块1和电池模块2可以分为两路分别给制冷模块和IT设备进行供电。其中，制冷模块可分别根据IT设备和电池模块中散发热量的多少进行分配，为IT设备和电池模块提供制冷散热效果。具体地，假使图5中两台IT设备全程在工作，热量为A，而此时，电池模块均处于不工作的状态，热量为0，那么此时制冷单元的模块1和模块2均为IT设备提供散热；或者图5中的IT设备和电池模块均在工作，散发热量，那么制冷单元的模块1和模块2分别为IT设备和电池模块提供散热。本实施例中按照具体工作情况进行制冷模块的分配，这里不做具体限定。

另外需要说明的是，上述各个模块可以是功能模块也可以是程序模块，既可以通过软件来实现，也可以通过硬件来实现。对于通过硬件来实现的模块而言，上述各个模块可以位于同一处理器中；或者上述各个模块还可以按照任意组合的形式分别位于不同的处理器中。

本实施例还提供了一种智能供电的方法，应用于互联网数据中心供电系统中，该系统包括：配电单元、功率单元、备电单元和制冷单元，其中，配电单元包括交流输入配电单元和直流输出配电单元，图7是根据本申请实施例的智能供电方法的流程图，如图7所示，该流程包括如下步骤：

步骤S701，交流输入配电单元与功率单元连接，通过功率单元的转换，将交流输入配电单元输入的交流电转换为恒压直流电，恒压直流电通过直流输出配电单元输出到IT设备；

步骤S702，直流输出单元的输出端与备电单元，以及制冷单元分别连接，为备电单元和制冷单元供电。具体地，图8是根据本申请实施例的功率单元直流电输出的子流程图，如图8所示：

S801，功率单元的恒压直流电输出；

S802，备电单元输入直流电压，并对电池模块进行充电，在配电单元故障的情况下，备电单元为IT设备或制冷模块供电；

S803，制冷单元输入直流电压，为各个制冷模块供电；

S804，IT设备输入直流电压，进行正常设备工作，其中，IT设备包括服务器、工作台等终端设备。

进一步地，系统还包括智能控制单元，智能控制单元与系统连接，用于对系统中的各个单元进行信息采集和远程控制，并检测输入输出回路的上下电，实现后端业务与前端配电的联动；此外，智能控制单元还用于控制备电单元，实现错峰储能用电。

需要说明的是，在上述流程中或者附图的流程图中示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

另外，结合上述实施例中的智能供电的方法，本申请实施例可提供一种存储介质来实现。该存储介质上存储有计算机程序；该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的任意一种智能供电的方法。

在一个实施例中，提供了一种计算机设备，该计算机设备可以是终端。该计算机设备包括通过系统总线连接的处理器、存储器、网络接口、显示屏和输入装置。其中，该计算机设备的处理器用于提供计算和控制能力。该计算机设备的存储器包括非易失性存储介质、内存储器。该非易失性存储介质存储有操作系统和计算机程序。该内存储器为非易失性存储介质中的操作系统和计算机程序的运行提供环境。该计算机设备的网络接口用于与外部的终端通过网络连接通信。该计算机程序被处理器执行时以实现一种智能供电的方法。该计算机设备的显示屏可以是液晶显示屏或者电子墨水显示屏，该计算机设备的输入装置可以是显示屏上覆盖的触摸层，也可以是计算机设备外壳上设置的按键、轨迹球或触控板，还可以是外接的键盘、触控板或鼠标等。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，该计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

本领域的技术人员应该明白，以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种智能供电系统，其特征在于，所述系统包括：配电单元、功率单元、备电单元和制冷单元，其中，所述配电单元包括交流输入配电单元和直流输出配电单元，

所述交流输入配电单元与所述功率单元连接，通过所述功率单元的转换，将所述交流输入配电单元输入的交流电转换为恒压直流电，所述恒压直流电通过所述直流输出配电单元输出到IT设备；

所述直流输出单元的输出端与所述备电单元，以及所述制冷单元分别连接，为所述备电单元和所述制冷单元供电。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：智能控制单元，

所述智能控制单元与所述系统连接，用于对所述系统中的各个单元进行信息采集和远程控制，并检测输入输出回路的上下电，实现后端业务与前端配电的联动；

所述智能控制单元还用于控制所述备电单元错峰储能用电。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述备电单元中的电源可混插，其中，所述电源包括锂电池和光伏电池板。

4.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，

在所述系统交流输入正常的情况下，所述直流输出配电单元输出的恒压直流电给所述备电单元中的所述电源充电；

在所述系统交流输入故障的情况下，所述备电单元中的所述电源给所述IT设备供电，保持IT设备供电不间断。

5.根据权利要求3所述的系统，其特征在于，所述锂电池采用智能锂电模式，放电状态时，输出电压保持恒定。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述制冷单元用于对所述系统进行散热降温，其中，所述制冷单元包括柜内空调、浸没式液冷制冷方式或冷板式液冷制冷方式。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述直流输出配电单元通过悬浮方式输出直流电。

8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述直流输出配电单元通过双极直流空开或单极直流空开控制。

9.一种智能供电的方法，其特征在于，应用于互联网数据中心供电系统中，所述系统包括：配电单元、功率单元、备电单元和制冷单元，其中，所述配电单元包括交流输入配电单元和直流输出配电单元，

所述交流输入配电单元与所述功率单元连接，通过所述功率单元的转换，将所述交流输入配电单元输入的交流电转换为恒压直流电，所述恒压直流电通过所述直流输出配电单元输出到IT设备；

所述直流输出单元的输出端与所述备电单元，以及所述制冷单元分别连接，为所述备电单元和所述制冷单元供电。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，

所述智能控制单元与所述系统连接，用于对所述系统中的各个单元进行信息采集和远程控制，并检测输入输出回路的上下电，实现后端业务与前端配电的联动；

所述智能控制单元还用于控制所述备电单元错峰储能用电。

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