CN207200374U - 降低机房用电成本的配电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出的降低机房用电成本的配电系统，分别在UPS模块、PCS模块配备储能模块，降低了机房在用电高峰期的用电量，提高了机房在用电低谷期的用电量，节省了用电成本，同时还外接新能源的供电网络，提高了机房的PUE。

Description

降低机房用电成本的配电系统

技术领域

本实用新型涉及到技能技术领域，特别是涉及到一种降低机房用电成本的配电系统。

背景技术

目前，计算机机房会消耗大量电能，产生高额的成本。

同时，PUE(Power Usage Effectiveness，电源使用效率)值已经成为国际上比较通行的数据中心电力使用效率的衡量指标。PUE值是指数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源之比。PUE值越接近于1，表示一个数据中心的绿色化程度越高。造成数据中心能耗较高的主要原因有两个：

1.供配电回路的效率低，从而导致数据中心PUE变高；

2.空调由于冷热空气混合、除湿等原因，使空调耗电变大，导致数据中心PUE变高。

实用新型内容

本实用新型的主要目的为提供一种配电系统，降低机房用电成本。

本实用新型提出一种降低机房用电成本的配电系统，包括供电线路、UPS模块、UPS储能模块、PCS模块、PCS储能模块；

所述供电线路与所述UPS模块、PCS模块连接，为所述UPS模块、PCS模块提供电能；

所述UPS模块与所述UPS储能模块连接，用于为外接IT负载端提供电能；

所述UPS储能模块，用于在用电高峰期向所述UPS模块释放电能，在用电低谷期从所述UPS模块获取并储蓄电能；

所述PCS模块与所述PCS储能模块连接，用于为外接电路提供电能；

所述PCS储能模块，用于在用电高峰期向所述PCS模块释放电能，在用电低谷期从所述PCS模块获取并储蓄电能。

优选地，所述供电线路包括ATS切换电路设备和低压配电线路；

所述ATS切换电路设备用于与外部供电网络、应急发电设备连接；

所述低压配电线路与所述ATS切换电路设备连接。

优选地，还包括EMS电能管理模块，所述EMS电能管理模块与所述PCS模块、PCS储能模块连接，用于控制所述PCS模块、PCS储能模块的电能分配。

优选地，还包括供能模块，所述供能模块与所述PCS模块连接，用于为所述外接电路提供电能。

优选地，所述供能模块包括光伏电站和/或风力电站。

优选地，所述EMS电能管理系统与所述供能模块连接，用于控制所述供能模块的电能分配。

优选地，还包括动环监测模块，所述动环监测模块与所述应急发电设备、UPS模块、ATS切换电路设备、EMS电能管理模块连接，用于监控所述应急发电设备、UPS模块、ATS切换电路设备、EMS电能管理模块。

本实用新型提出的降低机房用电成本的配电系统，分别在UPS模块、PCS模块配备储能模块，降低了机房在用电高峰期的用电量，提高了机房在用电低谷期的用电量，节省了用电成本，同时还外接新能源的供电网络，提高了机房的PUE。

附图说明

图1为本实用新型降低机房用电成本的配电系统一实施例的结构示意图；

图2为本实用新型降低机房用电成本的配电系统另一实施例的结构示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

参照图1和图2，本实用新型提出一种降低机房用电成本的配电系统，包括供电线路10、UPS模块20、UPS储能模块30、PCS模块40、PCS储能模块50；

所述供电线路10与所述UPS模块20、PCS模块40连接，为所述UPS模块20、PCS模块40提供电能；

所述UPS模块20与所述UPS储能模块30连接，用于为外接IT负载端92提供电能；

所述UPS储能模块30，用于在用电高峰期向所述UPS模块20释放电能，在用电低谷期从所述UPS模块20获取并储蓄电能；

所述PCS模块40与所述PCS储能模块50连接，用于为外接电路提供电能；

所述PCS储能模块50，用于在用电高峰期向所述PCS模块40释放电能，在用电低谷期从所述PCS模块40获取并储蓄电能。

本实施例中，在不改变现有机房稳定的供配电架构的基础上，引入电池微网储能技术，即增加储能模块来调节机房的用电负荷。

UPS模块20，指的是不间断电源(Uninterruptible Power System)，是将电池与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。主要用于给单台计算机、计算机网络系统或其它电力电子设备如电磁阀、压力变送器等提供稳定、不间断的电力供应。当市电输入正常时，UPS将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断(事故停电)时，UPS立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。

而在本实施例中，与UPS模块20连接的UPS储能模块30使用的电池组容量更大，备电时间延长，除剩余正常的备电容量，其他的容量用于削峰填谷功能。

本实施例中，UPS模块20在用电高峰期，如7:00至23:00，控制UPS储能模块30释放电能，提供给外接IT负载端92。此处外接IT负载端92指的是机房用电。UPS模块20在用电低谷期，如23:00至次日7:00，控制UPS储能模块30存储电能。

PCS模块40，即储能变流器(Power Control System)，与PCS储能模块50连接，可控制PCS储能模块50中的电池的充放电过程，进行交直流的变换，在无电网情况下可以直接为交流负荷供电。PCS模块由DC/AC双向变流器、控制单元等构成。PCS模块40通过通讯接收后台控制指令，根据功率指令的符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率的调节。PCS模块40通过CAN接口与BMS通讯，获取电池组状态信息，可实现对电池的保护性充放电，确保电池运行安全。

本实施例中，PCS模块40在用电高峰期，如7:00至23:00，控制PCS储能模块50释放电能，提供给外接电路。此处外部电路91指的是机房的一般生活用电，如空调、照明、消防等电路。PCS模块40在用电低谷期，如23:00至次日7:00，控制PCS储能模块50存储电能。

参照图2，图2为本实用新型降低机房用电成本的配电系统另一实施例的结构示意图。图2中实线表示动力线，虚线表示通讯及干接点控制线。

可选的，所述供电线路10包括ATS切换电路设备102和低压配电101线路；

所述ATS切换电路设备102用于与外部供电网络、应急发电设备82连接；

所述低压配电101线路与所述ATS切换电路设备102连接。

本实施例中，ATS切换电路设备102，也可称为"自动转换开关电器"。ATS是Automatic transfer switching equipment的缩写。ATS主要用在紧急供电系统，将负载电路从一个电源自动换接至另一个(备用)电源的开关电器，以确保重要负荷连续、可靠运行。上述外部供电网络一般指市电81。

ATS的基本功能是：当市电81故障时,ATS经过0-10秒延时自动把负载切换至发电端；当市电81恢复后,ATS又经过0-10秒延时自动把负载切换至市电81端，发电机组经过冷却延时后自动停机。ATS柜的切换延时，保证了切换前机组电源或市电电源各项电参数的稳定性。ATS控制柜具有手动和自动切换电源的功能。ATS具有市电81优先的功能，也就是说即使在发电机组供电状态，在此期间任何时候，只要市电81恢复正常，立刻切换至市电81供电。ATS能够检测到市电81故障信号，当市电81故障时，能及时给发电机组的自启动端一个控制信号，让机组自启动，准备供电。

上述应急发电设备82可包括柴油发电机。

可选的，还包括EMS电能管理模块42，所述EMS电能管理模块42与所述PCS模块40、PCS储能模块50连接，用于控制所述PCS模块40、PCS储能模块50的电能分配。

本实施例中，EMS是Energy Management System的缩写。EMS电能管理模块42，也即电能管理系统。EMS是按用户的需求，遵循配电系统的标准规范而二次开发的一套具有专业性强、自动化程度高、易使用、高性能、高可靠等特点的适用于低压配电101系统的电能管理系统。通过遥测和遥控可以合理调配负荷，实现优化运行，有效节约电能，并有高峰与低谷用电记录，从而为能源管理提供了必要条件。同时对电能按照明插座用电、动力用电、空调用电、特殊用电进行分项计量。

可选的，还包括供能模块41，所述供能模块41与所述PCS模块40连接，用于为所述外接电路提供电能。

本实施例中，在PCS模块40所在的供电线路10中，还包括了上述供能模块41。该供能模块41主要包括光伏电站和/或风力电站。由于采用了新能源对机房的电力进行补充，可以减低机房的PUE。

可选的，所述EMS电能管理系统与所述供能模块41连接，用于控制所述供能模块41的电能分配。

本实施例中，EMS电能管理系统与供能模块41连接，监测供能模块41的功率输出，然后根据功率输出调整PCS模块40对外部电路91的电力供应。

可选的，还包括动环监测模块60，所述动环监测模块60与所述应急发电设备82、UPS模块20、ATS切换电路设备102、EMS电能管理模块42连接，用于监控所述应急发电设备82、UPS模块20、ATS切换电路设备102、EMS电能管理模块42。

本实施例中，动环监测模块60，用于对动力环境进行监控，具体针对各类机房中的动力设备及环境变量进行集中监控，可以实现动力配电、场地安全、场地环境的监控需求，从而实现从设备运行情况到环境的多层次监控。其中动力配电包括高低压配电101、开关电源、UPS、ATS、蓄电池、发电机、照明等；场地安全包括温湿度、漏水、空调、新风机、空气质量等；场地环境包括门禁、闭路监控、防盗报警、消防、防雷器等。

动环监测模块60可以对分布的各个独立的动力设备和机房环境、机房安保监控对象进行遥测、遥信等采集，实时监视系统和设备、安保的运行状态，记录和处理相关数据，及时侦测故障，并作必要的遥控、遥调操作，适时通知人员处理；实现机房的少人、无人值守，以及电源、空调的集中监控维护管理，提高供电系统的可靠性和通信设备的安全性，为机房的管理自动化、运行智能化和决策科学化提供有力的技术支持。

本实用新型提出的降低机房用电成本的配电系统，分别在UPS模块、PCS模块配备储能模块，降低了机房在用电高峰期的用电量，提高了机房在用电低谷期的用电量，节省了用电成本，同时还外接新能源的供电网络，提高了机房的PUE。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (7)

1.一种降低机房用电成本的配电系统，其特征在于，包括供电线路、UPS模块、UPS储能模块、PCS模块、PCS储能模块；

所述供电线路与所述UPS模块、PCS模块连接，为所述UPS模块、PCS模块提供电能；

所述UPS模块与所述UPS储能模块连接，用于为外接IT负载端提供电能；

所述UPS储能模块，用于在用电高峰期向所述UPS模块释放电能，在用电低谷期从所述UPS模块获取并储蓄电能；

所述PCS模块与所述PCS储能模块连接，用于为外接电路提供电能；

所述PCS储能模块，用于在用电高峰期向所述PCS模块释放电能，在用电低谷期从所述PCS模块获取并储蓄电能。

2.根据权利要求1所述的降低机房用电成本的配电系统，其特征在于，所述供电线路包括ATS切换电路设备和低压配电线路；

所述ATS切换电路设备用于与外部供电网络、应急发电设备连接；

所述低压配电线路与所述ATS切换电路设备连接。

3.根据权利要求2所述的降低机房用电成本的配电系统，其特征在于，还包括EMS电能管理模块，所述EMS电能管理模块与所述PCS模块、PCS储能模块连接，用于控制所述PCS模块、PCS储能模块的电能分配。

4.根据权利要求3所述的降低机房用电成本的配电系统，其特征在于，还包括供能模块，所述供能模块与所述PCS模块连接，用于为所述外接电路提供电能。

5.根据权利要求4所述的降低机房用电成本的配电系统，其特征在于，所述供能模块包括光伏电站和/或风力电站。

6.根据权利要求4所述的降低机房用电成本的配电系统，其特征在于，所述EMS电能管理系统与所述供能模块连接，用于控制所述供能模块的电能分配。

7.根据权利要求3所述的降低机房用电成本的配电系统，其特征在于，还包括动环监测模块，所述动环监测模块与所述应急发电设备、UPS模块、ATS切换电路设备、EMS电能管理模块连接，用于监控所述应急发电设备、UPS模块、ATS切换电路设备、EMS电能管理模块。