CN206302204U - 一种用于集装箱式数据中心的微电网控制系统 - Google Patents

Abstract

公开了一种用于集装箱式数据中心的微电网控制系统，所述用于集装箱式数据中心的微电网控制系统包括市电电源(1)、光伏发电装置、风机发电装置、微电网控制器(6)、第一负荷母线(2)、UPS装置(3)、第二负荷母线(4)和数据中心机柜(5)，所述市电电源(1)、光伏发电装置和风机发电装置经由控制线(7)连接微电网控制器(6)，所述市电电源(1)、光伏发电装置和风机发电装置并联且经由第二负荷母线(4)连接UPS装置(3)，所述UPS装置(3)经由第一负荷母线(2)连接所述数据中心机柜(5)，连接在所述第二负荷母线(2)的蓄电池组(8)经由控制线(7)连接微电网控制器(6)。

Description

一种用于集装箱式数据中心的微电网控制系统

技术领域

本实用新型涉及集装箱式数据中心的供电领域，特别是一种用于集装箱式数据中心的微电网控制系统。

背景技术

随着信息化的大力建设与发展，基建项目建设工地对数据中心的应用要求越来越广泛。对于基建项目工地多位于远离城市的偏远地区，人烟稀少、电力架设困难。因此对于此类项目的数据中心建设要求其具备快速部署、安装简便、自带供电等特点。微电网控制系统结合多种电源方案的引入，可协调控制多种电源系统，满足集装箱式数据中心的供电要求，保证集装箱式数据中心的稳定运行。

专利文献CN103199560 A公开的一种箱式集成化的多微源接口微型电网并网系统装置包括箱体，在箱体上设置有大电网接口，负载接口，光伏接口，风力机接口，两个储能接口，微型燃气轮机接口以及通讯接口；所述箱体内包含一条交流母线和一条直流母线，所述交流母线和直流母线之间用一台DC/AC变流器连接，实现能量双向流动；所述大电网接口通过箱体内部的公共连接点连接至交流母线；所述负载接口通过箱体内部的负荷控制器连接至交流母线；所述微型燃气轮机接口通过箱体内部的AC/DC/AC变流器连接至交流母线；所述光伏接口连接至直流母线；所述两个储能接口分别为超级电容接口和蓄电池接口，通过箱体内部的两台双向DC/DC变流器连接至直流母线；所述风力机接口通过箱体内部的AC/DC变流器连接至直流母线；箱体内的变流器分别由一块数字信号处理器DSP进行控制；所述通讯接口连接至箱体内部一块负责能量管理的DSP，该DSP作为通讯主站与箱体内部所述各变流器的DSP建立CAN总线通讯，并直接控制PCC点的静态开关和负荷控制器。该专利通过将传统微网的各子单元集成到一个箱式结构中，但该专利没有储能装置，无法利用市电电源、风电电源和光伏电源进行互补地对集装箱式的数据中心供电，且没有布置不同的交流负荷母线，无法保证重要用电设备的供电可靠性。

专利文献CN205265332U公开的一种集装箱式供能系统包括箱体(10)，所述集装箱式供能系统还包括：储能系统；发电系统，与所述储能系统电连接；控制系统，所述控制系统分别控制所述发电系统和所述储能系统，其中，所述控制系统、所述发电系统和所述储能系统均设置于所述箱体(10)上，所述箱体(10)包括共同形成容纳空间的上顶壁(11)、下底壁(12)和依次连接的第一侧壁(13)、第二侧壁(14)、第三侧壁(15)、第四侧壁(16)，其中，所述发电系统设置于所述上顶壁(11)上，所述第一侧壁(13)上设置有与所述容纳空间相连通的开口，所述开口处设置有自动打开或关闭的开关门(20)。该专利能够提供一种供电、储能储电，即能源自给自足的集装箱式供能系统，但该专利无法利用市电电源、风电电源和光伏电源进行互补地对集装箱式的数据中心供电，且没有布置不同的交流负荷母线，无法保证重要用电设备的供电可靠性。

专利文献CN102454221 A公开的一种集装箱活动房包括：集装箱式房屋本体，还包括发电设备和与发电设备电性连接以控制发电设备工作的智能控制器，所述发电设备包括：光伏组件，风力发电机，分别与所述光伏组件和所述风力发电机电性连接以将所述光伏组件和所述风力发电机的电能储存起来的储能器，以及，与所述储能器电性连接以将所述储能器的直流电转换为交流电的逆变器。该专利能够利用风光互补发电对集装箱活动房进行供电，但该专利无法利用市电电源、风电电源和光伏电源进行互补地对集装箱式的数据中心供电，且没有布置不同的交流负荷母线，无法保证重要用电设备的供电可靠性。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本实用新型背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

实用新型内容

本实用新型专利针对基建建设工地的特点，提供一种用于集装箱式数据中心的微电网控制系统。集装箱数据中心布置有光伏发电装置、风机发电装置以及市电电源等多种供电装置。通过微电网控制器控制电能的输入，协调市电、光伏、风机三种发电系统的关系。三种供电系统的电能，根据地区环境特点，优先使用光伏与风机发电系统。当这两种发电系统，产生电能不足时，由市电为负荷供电。在母线上设置储能电池组，通过微电网控制器的控制光伏与风机所发电能，首先保证数据中心负荷供电，当有剩余电能时为蓄电池组充电，电池组充满电后，剩余电能反向输送至电网。当光伏与风机发电不足时，通过微电网控制器控制光伏、风机、市电协同工作，保证数据中心负荷供电。当市电、光伏与风机三种电源均失去时，利用储能电池逆变释放电能仍可为集装箱式数据中心连续供电1h以上，以保证重要数据的存储与数据中心的不间断运行。

本实用新型的目的是通过以下技术方案予以实现。

一种用于集装箱式数据中心的微电网控制系统包括市电电源、光伏发电装置、风机发电装置、微电网控制器、第一负荷母线、UPS装置、第二负荷母线和数据中心机柜，所述市电电源、光伏发电装置和风机发电装置经由控制线连接微电网控制器，所述市电电源、光伏发电装置和风机发电装置并联且经由第二负荷母线连接UPS装置，所述UPS装置经由第一负荷母线连接所述数据中心机柜，连接在所述第二负荷母线的蓄电池组经由控制线连接微电网控制器。

优选地，所述用于集装箱式数据中心的微电网控制系统包括多组光伏发电装置和多组风机发电装置，所述光伏发电装置的尺寸按照集装箱的尺寸配置且布置在集装箱顶部，所述风机发电装置均匀布置在所述集装箱式数据中心的周边。

优选地，所述风机发电装置包括风力机组和将直流电转换为交流电的变流器。

优选地，所述光伏发电装置包括光伏组件和将直流电转换为交流电的光伏逆变器。

优选地，在市电电源的进线断路器上、光伏逆变器与变流器均设置微电网控制单元且通过RS232通讯接口与微电网控制器相连。

优选地，所述光伏逆变器的直流输入电压范围在250～800V，所述光伏逆变器的三相交流输出的电压范围为360～440V。

优选地，所述光伏逆变器的电网频率范围为45-65，功率因数为0.9，电流谐波＜3％，所述光伏逆变器具备RS485或RS232通讯接口。

优选地，所述蓄电池组容量为200Ah。

优选地，所述市电电源经由进线控制器连接第二负荷母线和控制线。

优选地，第二负荷母线设有馈线控制器。

与现有技术的有益效果，采用微电网控制系统，将光伏与风机发电系统、市电三者协同供电，满足了集中箱数据中心的用电要求，同时能够将过剩的电能逆变送入电网，最大限度的降低单一电源的供电限制，延展了集装箱式数据中心的使用范围。同时具有结构简单、施工方便、易于快速部署，特别适合基建项目工地的信息化建设使用，具有较高的社会价值。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够使得本实用新型的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本实用新型的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本实用新型各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1是根据本实用新型一个实施例的用于集装箱式数据中心的微电网控制系统的示意图。

以下结合附图和实施例对本实用新型作进一步的解释。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的具体实施例。虽然附图中显示了本实用新型的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本实用新型实施例的限定。

图1为本实用新型的一个实施例的用于集装箱式数据中心的微电网控制系统的示意图，本实用新型实施例将结合图1进行具体说明。

如图1所示，本实用新型的一个实施例提供了一种用于集装箱式数据中心的微电网控制系统，所述用于集装箱式数据中心的微电网控制系统包括市电电源1、光伏发电装置、风机发电装置、微电网控制器6、第一负荷母线2、UPS装置3、第二负荷母线4和数据中心机柜5，所述市电电源1、光伏发电装置和风机发电装置经由控制线7连接微电网控制器6，所述市电电源1、光伏发电装置和风机发电装置并联且经由第二负荷母线4连接UPS装置3，所述UPS装置3经由第一负荷母线2连接所述数据中心机柜5，连接在所述第二负荷母线4的蓄电池组8经由控制线7连接微电网控制器6。

本实用新型的用于集装箱式数据中心的微电网控制系统共有三种进线电源分别为：市电电源、光伏发电装置与风机发电装置。在市电进线断路器，光伏逆变器与变流器可均设置微电网控制单元，并通过RS232通讯接口与微电网控制器相连。在部分第二负荷母线4的馈线开关上设置微电网控制单元，并通过RS232通讯接口与微电网控制器相连，必要时通过微电网控制器将此类负荷切除，以保证第一负荷母线2供电。微电网控制器控制市电、光伏与风机三种发电电源，优先使用光伏与风机所发电能，并将过剩电能倒送电网系统。第二负荷母线4设置储能蓄电池组8，通过微电网控制器6控制将电能进行储存，当光伏与风机所发电能不足时，通过蓄电池组8为集装箱数据中心负荷供电。

在一个实施例中，本实用新型专利主要部件包括：光伏组件、光伏支架、光伏逆变器、小型风力发电机组、变流器、储能电池、光伏与风机状态监测系统、微电网控制系统、进线及馈线断路器等设备。

在一个实施例中，本实用新型的所述光伏发电装置包括：多个经由设在集装箱顶部的光伏支架支承的光伏组件、光伏逆变器9、储能蓄电池、光伏监测装置。本集装箱式数据中心采用的单片光伏组件的发电量为275Wp，结合集装箱尺寸布置于集装箱顶部，对于20英尺集装箱采用18片光伏板，总发电量为4.95kW，对于40英尺集装箱采用36片光伏板，总发电量为9.9kW。

本用于集装箱式数据中心的微电网控制系统设置的蓄电池组容量为200Ah，可在没有任何电源供电的情况下，维持集装箱供电2h。为保护电池使用寿命，电池组充电电流控制在5～10A。本用于集装箱式数据中心的微电网控制系统采用的三相光伏逆变器，采用自然冷却，具有双路高精度MPPT输入，直流MPPT电压范围最大250～800V，三相交流输出允许电压范围为360～440V，允许电网频率范围50/60±5，功率因数为0.9，电流谐波THDI＜3％。逆变器防护能级为IP65，适用于多种环境布置，同时具备RS485/RS232等多种通讯接口。

用于集装箱式数据中心的微电网控制系统按照负荷重要性等级设有第一负荷母线2与第二负荷母线4。在一个实施例中，由第二负荷母线4引接一回路电源接于UPS装置3，UPS装置3下设第一负荷母线2，为IT机柜等数据中心机柜5负荷供电，以保证重要用电设备的供电可靠性。在一个实施例中，如IT信息机柜的所述数据中心机柜5、应急照明、火灾报警等应急系统接于第一负荷母线2，普通照明、通风等接于第二负荷母线4。

在一个实施例中，所述用于集装箱式数据中心的微电网控制系统包括多组光伏发电装置。

在一个实施例中，所述光伏发电装置的尺寸按照集装箱的尺寸配置且布置在集装箱顶部。

在一个实施例中，所述光伏逆变器的直流输入电压范围在250～800V，所述光伏逆变器的三相交流输出的电压范围为360～440V。

在一个实施例中，所述光伏逆变器的电网频率范围为45-65，功率因数为0.9，电流谐波＜3％。

在一个实施例中，所述用于集装箱式数据中心的微电网控制系统包括多组光伏发电装置和多组风机发电装置，所述光伏发电装置的尺寸按照集装箱的尺寸配置且布置在集装箱顶部，所述风机发电装置均匀布置在所述集装箱式数据中心的周边。

在一个实施例中，所述风机发电装置包括风力机组9和将直流电转换为交流电的变流器10。

在一个实施例中，所述光伏发电装置包括光伏组件11和将直流电转换为交流电的光伏逆变器12。

在一个实施例中，在市电电源1的进线断路器上、光伏逆变器12与变流器10均设置微电网控制单元且通过RS232通讯接口与微电网控制器6相连。

在一个实施例中，所述光伏逆变器12的直流输入电压范围在250～800V，所述光伏逆变器12的三相交流输出的电压范围为360～440V。

在一个实施例中，所述光伏逆变器12的电网频率范围为45-65，功率因数为0.9，电流谐波＜3％，所述光伏逆变器12具备RS485或RS232通讯接口。

在一个实施例中，所述蓄电池组8容量为200Ah。

在一个实施例中，所述市电电源1经由进线控制器13连接第二负荷母线4和控制线7。

在一个实施例中，第二负荷母线4设有馈线控制器14。

尽管以上结合附图对本实用新型的实施方案进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体实施方案和应用领域，上述的具体实施方案仅仅是示意性的、指导性的，而不是限制性的。本领域的普通技术人员在本说明书的启示下和在不脱离本实用新型权利要求所保护的范围的情况下，还可以做出很多种的形式，这些均属于本实用新型保护之列。

Claims (10)

1.一种用于集装箱式数据中心的微电网控制系统，其特征在于：所述用于集装箱式数据中心的微电网控制系统包括市电电源(1)、光伏发电装置、风机发电装置、微电网控制器(6)、第一负荷母线(2)、UPS装置(3)、第二负荷母线(4)和数据中心机柜(5)，所述市电电源(1)、光伏发电装置和风机发电装置经由控制线(7)连接微电网控制器(6)，所述市电电源(1)、光伏发电装置和风机发电装置并联且经由第二负荷母线(4)连接UPS装置(3)，所述UPS装置(3)经由第一负荷母线(2)连接所述数据中心机柜(5)，连接在所述第二负荷母线(2)的蓄电池组(8)经由控制线(7)连接微电网控制器(6)。

2.根据权利要求1所述的用于集装箱式数据中心的微电网控制系统，其特征在于：所述用于集装箱式数据中心的微电网控制系统包括多组光伏发电装置和多组风机发电装置，所述光伏发电装置的尺寸按照集装箱的尺寸配置且布置在集装箱顶部，所述风机发电装置均匀布置在所述集装箱式数据中心的周边。

3.根据权利要求1所述的用于集装箱式数据中心的微电网控制系统，其特征在于：所述风机发电装置包括风力机组(9)和将直流电转换为交流电的变流器(10)。

4.根据权利要求3所述的用于集装箱式数据中心的微电网控制系统，其特征在于：所述光伏发电装置包括光伏组件(11)和将直流电转换为交流电的光伏逆变器(12)。

5.根据权利要求4所述的用于集装箱式数据中心的微电网控制系统，其特征在于：在市电电源(1)的进线断路器上、光伏逆变器(12)与变流器(10)均设置微电网控制单元且通过RS232通讯接口与微电网控制器(6)相连。

6.根据权利要求4所述的用于集装箱式数据中心的微电网控制系统，其特征在于：所述光伏逆变器(12)的直流输入电压范围在250～800V，所述光伏逆变器(12)的三相交流输出的电压范围为360～440V。

7.根据权利要求4所述的用于集装箱式数据中心的微电网控制系统，其特征在于：所述光伏逆变器(12)的电网频率范围为45-65，功率因数为0.9，电流谐波＜3％，所述光伏逆变器(12)具备RS485或RS232通讯接口。

8.根据权利要求1所述的用于集装箱式数据中心的微电网控制系统，其特征在于：所述蓄电池组(8)容量为200Ah。

9.根据权利要求1所述的用于集装箱式数据中心的微电网控制系统，其特征在于：所述市电电源(1)经由进线控制器(13)连接第二负荷母线(4)和控制线(7)。

10.根据权利要求1所述的用于集装箱式数据中心的微电网控制系统，其特征在于：第二负荷母线(4)设有馈线控制器(14)。