CN212162818U - 一种发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，包括：发电厂，将各种一次能源转换为电能，并将电能输出；电网，将发电厂中电能进行输送与分配；蓄电池，作为储能单元，进行充放电，并对数据中心或数字货币挖矿机进行供电；数据中心或数字货币挖矿机，利用蓄电池或发电厂调峰调频富余电力，进行数据计算、存储及数字货币挖矿操作，本实用新型所述发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统利用发电厂调峰调频低价电力进行蓄电和数据中心或数字货币挖矿机的运行，极大降低系统用电成本；蓄电池可以在机组顶尖峰时段，利用蓄电量对电网放电，提高发电厂顶尖峰的能力，使得发电厂具备高于机组额定负荷10％的顶尖峰能力。
Description
技术领域
本实用新型涉及电网调峰调频技术领域，具体涉及一种发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统。
背景技术
面对能源供需格局新变化、国际能源发展新趋势，为保障国家能源安全.推动能源生产和消费革命已成为我国能源战略的主旋律.以新能源、互联网、储能等技术相融合为主要标志的第三次工业革命在世界范围内悄然展开。国际权威资讯机构麦肯锡将储能技术定位为影响未来世界发展的12项颠覆技术之一，2025年储能技术对全球经济价值贡献将超过1万亿美元。
我国正处在能源和经济发展转型的关键时期，风能、太阳能等可再生能源正将逐步由辅助能源变为主导能源.但与此同时，风能、太阳能等可再生能源大规模装机集中并网所产生的弃风、弃光、电网调峰难度大和电网稳定性差等问题日益凸显.在这种情况下，大规模储能技术及产业的发展已经引起了我国的高度重视。因此，在发电厂内(包括火电发电厂、风力发电厂、集中式光伏发电厂、核能发电厂及水力发电厂)设置蓄电池储存电能，实现发电厂快速响应电网的调峰调频负荷需求，成为越来越多发电厂增加其自身调峰调频能力的方案。但由于蓄电池投资巨大，在目前电池价格区间下，发电厂很难通过蓄电池的储能调峰调频的辅助服务中回收投资。
数据中心(DataCenter)通常是指在一个物理空间内实现信息的集中处理、存储、传输、交换、管理，而计算机设备、服务器设备、网络设备、存储设备等通常认为是网络核心机房的关键设备。随着数字货币和区块链技术的发展，数字货币加密和挖矿成为未来数字货币的核心，而目前进行数据计算、存储及数字货币挖矿操作计算的“工作量证明”机制的比特币成为各种数字货币中市值最高的币种。摩根士丹利股票分析师NicholasAshworth在1月10日的研究报告中曾预计，2018年全年比特币乃至其他数字货币的挖矿用电需求最高将达到140太瓦时，比现在的预计耗电量还要再翻上两番，达到全球总用电量的0.6％。在与其他新兴产业进行横向对比时，结论则更为惊人。众所周知，电动车概念是2017年炙手可热的新兴概念；此前预计电动车在欧洲的率先普及使用，将在2018年带来1-2万亿瓦时的电力需求，到2025年达到25万亿瓦时，而全球电动车用电需求则将达到125万亿瓦时。
如何利用弃风弃光弃水弃核等四弃电力作为数据中心或数字货币挖矿的电力来源，将会极大降低未来数字世界的电力消耗，目前尚未有具有较完备的系统对电力进行挖矿。
实用新型内容
本实用新型提供一种发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，以解决现有不能够利用弃风弃光弃水弃核等四弃电力作为数据中心或数字货币挖矿的电力来源的技术问题。
为解决上述问题，本实用新型公开了一种发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，包括：
发电厂，将一次能源转换为电能，并将电能输出；
电网，将发电厂中电能进行输送与分配；
蓄电池，作为储能单元，进行充放电，并对数据中心或数字货币挖矿机进行供电；
数据中心或数字货币挖矿机，利用蓄电池或发电厂调峰调频富余电力，进行数据计算、存储及数字货币挖矿操作。
所述电网对所述发电厂生产的电能进行输送与分配，所述蓄电池利用发电厂调峰调频低价电力进行蓄电，并对数据中心或数字货币挖矿机进行供电，确保数据中心或数字货币挖矿机的运行，极大降低系统用电成本，蓄电池能够提高发电厂顶尖峰的能力。
进一步的，所述发电厂与所述电网中电力经过交直流转换器转换为直流电后对所述蓄电池、数据中心或数字货币挖矿机进行供电，所述蓄电池、数据中心或数字货币挖矿机的供电线路有3个：
1)所述发电厂的发电机直接与交直流转换器电连接，或者所述发电厂的发电机通过所述变压器与所述交直流转换器电连接；
2)所述发电厂内的厂用变压器直接与交直流转换器电连接，或者所述发电厂内的厂用变压器通过所述变压器与所述交直流转换器电连接；
3.)所述发电厂内的发电机与升压站电连接，所述升压站与变压器电连接，所述变压器与所述交直流转换器电连接。
通过多接口对蓄电池、数据中心或数字货币挖矿机供电，防止线路出现故障时，造成蓄电池、数据中心或数字货币挖矿机断电。
进一步的，所述蓄电池是电化学蓄电池，所述电化学蓄电池为锂电池、铅酸电池、铅碳电池、镍氢电池、镍镉电池、钠硫电池、钒液硫电池、镁电池、镍锌电池、锌空气电池中的一种或几种的组合。
根据发电厂的类型及发电量的不同，选择不同类型的蓄电池，确保效益最大化。
进一步的，所述数据中心为计算机机房、电信机房、控制机房、屏蔽机房、云服务器机房、数字货币挖矿机房中的任意一种或几种的组合。
根据所述发电厂的发电量与发电规模选择合适的所述数据中心，防止所述数据中心耗电量过大造成所述电网中电量不足。
进一步的，所述数字货币挖矿机为主流币种矿机、非主流币种矿机和矿机显卡中的任意一种，所述数字货币为主流数字货币比特币、以太坊、莱特币、泽塔币中的任意一种，所述数字货币还包括将要发行的数字货币。
根据所述发电厂的大小对数字货币挖矿机进行选择，同时根据数字货币的价值选择挖矿货币的种类，确保富余电力效益的最大化。
进一步的，所述蓄电池运行方式包括单向充电运行与双向充放电运行。
与发电厂进行配合，利用发电厂的调峰调频富余电力，在需要快速减少电网中电量时，对所述蓄电池进行充电，或在需要增加电网电量时，所述蓄电池配合发电厂机组实现增加电网电量的负荷调频功能。
进一步的，所述发电厂为火力发电厂、水力发电厂、集中式光伏发电厂、集中式风力发电厂、核动力发电厂、生物质或垃圾焚烧发电厂中的一种，所述发电厂中具有交直流转换/电压转换设备。
根据发电厂的类型不同，对蓄电池进行模式设置，以不同的模式进行运行，确保数据中心或数字货币挖矿机运行。
进一步的，所述蓄电池总容量满足，E总＝E辅+E数据，E辅＝E调峰+E调频，E数据＝E中心+E数币，其中E总为蓄电池电容量，E辅为蓄电池中参与电网调峰调频辅助服务的蓄电池的容量范围，E数据为数据中心和数字货币挖矿机耗电量，E调峰为调峰耗电量，E调频为调频耗电量，E中心为数据中心耗电量，E数币为数字货币挖矿机耗电量。
所述蓄电池向数据中心或数字货币挖矿机进行供电，确保调峰调频负荷需要的蓄电池容量，而且确保蓄电池能够满足数据中心或数字货币挖矿机的每天二十四小时的耗电运行。
综上所述，本申请所述的发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统具有以下优点：
1.发电厂调峰调频低价电力进行蓄电和数据中心或数字货币挖矿机的运行，极大降低系统用电成本；
2.蓄电池可以在机组顶尖峰时段，利用蓄电量对电网放电，提高火电厂顶尖峰的能力，使得火电厂具备高于机组额定负荷10％的顶尖峰能力；
3.发电厂能够保证数据中心或数字货币挖矿机的二十四小时的稳定低成本的供电；
4.极大降低弃风弃光弃水弃核等清洁能源电力的弃电问题。
附图说明
图1为本实用新型实施例所述发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统的示意图；
图2为本实用新型实施例所述发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统的实施例3线路连接示意图；
图3为本实用新型实施例所述发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统的实施例4线路连接示意图。
附图标记说明：
1、升压站；2、高压变压器；3、中压变压器；4、变压器；5、蓄电池； 6、充放电控制柜；7、数据中心；8、数字货币挖矿机；9、发电厂；10、电网。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施例做详细的说明。
实施例1：
如图1所示，一种发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，包括：
发电厂9，将一次能源转换为电能，并将电能输出；
电网10，将发电厂9中电能进行输送与分配；
蓄电池5，作为储能单元，进行充放电，并对数据中心7或数字货币挖矿机8进行供电；
数据中心7或数字货币挖矿机8，利用蓄电池5或发电厂9调峰调频富余电力，进行数据计算、存储及数字货币挖矿操作。
发电厂9进行发电，在发电厂9参与电网10深度调峰时，利用蓄电池5 作为储能单元，深度调峰负荷电力将发电厂9发出的电力直接对蓄电池5进行充电，从而减少上网电量，获得调峰收益；当电网10在用电高峰时段，当蓄电池5有富余时，蓄电池5可参与顶尖峰服务；蓄电池5能够增加发电厂9 顶尖峰负荷的能力，通过这样的增减发电厂9负荷的深度调峰获得调峰补贴，蓄电池5以此获得最低为负电价的充电成本价格；同时所述蓄电池5为数据中心7或数字货币挖矿机8进行供电，确保数据中心7或数字货币挖矿机8 持续工作获取效益，利用发电厂9调峰调频低价电力进行蓄电池5的蓄电和数据中心7或数字货币挖矿机8的运行，极大降低系统用电成本，同时能够提高发电厂9顶尖峰能力，能够保证数据中心7或数字货币挖矿机8的二十四小时的稳定低成本的供电。
进一步的，所述发电厂9与所述电网10中电力经过交直流转换器转换为直流电后对所述蓄电池5、数据中心7或数字货币挖矿机8进行供电，所述蓄电池5、数据中心7或数字货币挖矿机8的供电线路有3个：
1)所述发电厂9的发电机直接与交直流转换器电连接，或者所述发电厂 9的发电机通过变压器4与所述交直流转换器电连接；
2)所述发电厂9内的厂用变压器直接与所述交直流转换器电连接，或者所述发电厂9内的厂用变压器通过所述变压器4与所述交直流转换器电连接；
3.)所述发电厂9内的发电机与升压站1电连接，所述升压站1与变压器 4电连接，所述变压器4与所述交直流转换器电连接。
通过多接口对蓄电池5、数据中心7或数字货币挖矿机8供电，防止线路出现故障时，造成蓄电池5、数据中心7或数字货币挖矿机8断电。
进一步的，所述蓄电池5是电化学蓄电池，所述电化学蓄电池为锂电池、铅酸电池、铅碳电池、镍氢电池、镍镉电池、钠硫电池、钒液硫电池、镁电池、镍锌电池、锌空气电池中的一种或几种的组合。
根据发电厂9的类型及发电量的不同，选择不同类型的蓄电池5，确保效益最大化。
进一步的，所述数据中心7为计算机机房、电信机房、控制机房、屏蔽机房、云服务器机房、数字货币挖矿机房中的任意一种或几种的组合。
根据所述发电厂9的发电量与发电规模选择合适的所述数据中心7，防止所述数据中心7耗电量过大造成所述电网10中电量不足。
进一步的，所述数字货币挖矿机8为主流币种矿机、非主流币种矿机和矿机显卡中的任意一种，所述数字货币为主流数字货币比特币、以太坊、莱特币、泽塔币中的任意一种，所述数字货币还包括将要发行的数字货币。
根据所述发电厂9的大小对数字货币挖矿机8进行选择，同时根据数字货币的价值选择挖矿货币的种类，确保富余电力效益的最大化。
进一步的，所述蓄电池5运行方式包括单向充电运行与双向充放电运行。
与发电厂9进行配合，利用发电厂9的调峰调频富余电力，在需要快速减少电网10中电量时，对所述蓄电池5进行充电，或在需要增加电网10电量时，所述蓄电池5配合发电厂9机组实现增加电网10电量的负荷调频功能。
进一步的，所述发电厂9为火力发电厂、水力发电厂、集中式光伏发电厂、集中式风力发电厂、核动力发电厂、生物质或垃圾焚烧发电厂中的一种，所述发电厂9中具有交直流转换/电压转换设备。
根据发电厂9的类型不同，对蓄电池5进行模式设置，以不同的模式进行运行，确保数据中心7或数字货币挖矿机8运行。
进一步的，所述蓄电池5总容量满足，E总＝E辅+E数据，E辅＝E调峰+E调频，E 数据＝E中心+E数币，其中E总为蓄电池5电容量，E辅为蓄电池5中参与电网调峰调频辅助服务的蓄电池的容量范围，E数据为数据中心7和数字货币挖矿机8耗电量，E调峰为调峰耗电量，E调频为调频耗电量，E中心为数据中心7耗电量，E数币为数字货币挖矿机8耗电量。
所述蓄电池5向数据中心7或数字货币挖矿机8进行供电，确保调峰调频负荷需要的蓄电池5容量，而且确保蓄电池5能够满足数据中心7或数字货币挖矿机8的每天二十四小时的耗电运行。
实施例2：
一种发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，包括：
火力发电厂，是利用可燃物作为燃料生产电能，并将电能输出；
电网10，将发电厂9中电能进行输送与分配；
蓄电池5，作为储能单元，进行充放电，并对数据中心7或数字货币挖矿机8进行供电；
数据中心7或数字货币挖矿机8，利用蓄电池5或发电厂9调峰调频富余电力，进行数据计算、存储及数字货币挖矿操作。
具体的，所述蓄电池5单向充电运行，在所述火力发电厂9内的低电价 (目录电价或市场电价)时段，所述火力发电厂9向蓄电池5充电，所述蓄电池5的充电成本最低为火电厂内的成本电价，能够以较低的电价对所述蓄电池5进行充电，所述蓄电池5向数据中心7或数字货币挖矿机8进行供电，保证数据中心7或数字货币挖矿机8的二十四小时的稳定低成本的供电。
实施例3：
一种发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，包括：
火力发电厂，利用可燃物作为燃料生产电能，并将电能输出；
电网10，将发电厂9中电能进行输送与分配；
蓄电池5，作为储能单元，进行充放电，并对数据中心7或数字货币挖矿机8进行供电；
数据中心7或数字货币挖矿机8，利用蓄电池5或发电厂9调峰调频富余电力，进行数据计算、存储及数字货币挖矿操作。
具体的，所述蓄电池5参与所述电网10负荷服务对所述电网10深度调峰，利用蓄电池5作为储能单元，蓄电池5利用深度调峰负荷电力将火力发电厂9发出的电力直接对蓄电池5进行充电，从而减少上网电量，获得调峰收益；当电网10在用电高峰时段，所述蓄电池5向所述电网10放电，所述电网10停止向所述蓄电池5与数据中心7或数字货币挖矿机8供电，所述数据中心7或数字货币挖矿机8由蓄电池5供电，能够增加火力发电厂9顶尖峰负荷的能力，通过这样的增减火力发电厂9负荷的深度调峰获得调峰补贴，从而获得极低的充电成本电价，甚至负成本电价，所述蓄电池5以此获得最低为负电价的充电成本价格，极大降低系统用电成本；当所述蓄电池5中电量有富余时，所述蓄电池5可参与顶尖峰服务；蓄电池5中电量经过充放电控制柜6与升压站1转换后，向电网10输送电力，提高了火力发电厂9顶尖峰的能力。
具体蓄电池5电源来自升压站1、厂用电或发电机出口，具体接线位置如图2所示，其中充放电控制柜6包括逆变器和控制单元。
蓄电池5向电网10放电的接线方式为蓄电池5经过交直流转换和升压后，上网电量汇集进入220kV的电网10线路，即蓄电池5与火力发电厂9升压站 1后220kV母线的连接是双向连接，在电网10调频辅助服务需要火力发电厂9快速增加上网电量时，可利用蓄电池5内的富余电量通过电池放电实现调频辅助服务增加上网电量的响应，此时，火力发电厂9机组负荷不需要变动，保证火力发电厂9机组的运行安全；如果这种情况下，利用火电机组快速响应调频增减负荷需求，一般需要快速增减汽轮机调节汽门开度，造成汽机工况剧烈变动，影响机组安全；或其他应急变工况调节方式(锅炉快速减燃料量或凝结水节流等措施，都会对机组运行安全带来影响。)
实施例4：
一种发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，包括：
集中式风力发电厂或集中式光伏发电厂，利用风力或光能生产电能，并将电能输出；
电网10，将发电厂9中电能进行输送与分配；
蓄电池5，作为储能单元，进行充放电，并对数据中心7或数字货币挖矿机8进行供电；
数据中心7或数字货币挖矿机8，利用蓄电池5或发电厂9调峰调频富余电力，进行数据计算、存储及数字货币挖矿操作。
具体的，所述蓄电池5参与所述电网10负荷服务对所述电网10深度调峰，所述蓄电池5作为所述集中式风力发电厂或集中式光伏发电厂的波动性储能元件，在集中式风力发电厂或集中式光伏发电厂发电低峰期时，所述蓄电池5向所述电网10中放电，同时所述蓄电池5向数据中心7或数字货币挖矿机8供电，在发电高峰期时，所述电网10向所述蓄电池5与数据中心7或数字货币挖矿机8中供电，所述蓄电池5通过充放电获得电网10的调峰或绿色电力等补贴，从而获得极低电价成本的充电电价，同时所述蓄电池5持续向数据中心7或数字货币挖矿机8进行供电，确保数据中心7或数字货币挖矿机8的每天二十四小时的耗电运行，以低电价确保蓄电池5、数据中心7或数字货币挖矿机8的运行，极大降低了用电成本。
蓄电池5、数据中心7或数字货币挖矿机8电源来自三个来源：
1)所述发电厂9的发电机直接与交直流转换器电连接，或者所述发电厂9的发电机通过所述变压器4与所述交直流转换器电连接；
2)所述发电厂9内的厂用变压器直接与所述交直流转换器电连接，或者所述发电厂9内的厂用变压器通过所述变压器4与所述交直流转换器电连接；
3.)所述发电厂9内的发电机与升压站1电连接，所述升压站1与中压变压器3和高压变压器2电连接，所述中压变压器3和高压变压器2与所述交直流转换器电连接。
上述三个供电来源仅对蓄电池5、数据中心7或数字货币挖矿机8供电进行供电，另外设置蓄电池5对电网10进行放电的上网电路。
具体蓄电池5电源来源为升压站1、厂用电或发电机出口，具体接线位置如图3所示。
虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (8)
1.一种发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，其特征在于，包括：
发电厂(9)，将一次能源转换为电能，并将电能输出；
电网(10)，将发电厂(9)中电能进行输送与分配；
蓄电池(5)，作为储能单元，进行充放电，并对数据中心(7)或数字货币挖矿机(8)进行供电；
数据中心(7)或数字货币挖矿机(8)，利用蓄电池(5)或发电厂(9)调峰调频富余电力，进行数据计算、存储及数字货币挖矿操作。
2.根据权利要求1所述的发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，其特征在于，所述发电厂(9)与所述电网(10)中电力经过交直流转换器转换为直流电后对所述蓄电池(5)、数据中心(7)或数字货币挖矿机(8)进行供电，所述蓄电池(5)、数据中心(7)或数字货币挖矿机(8)的供电线路有3个：
1)所述发电厂(9)的发电机直接与交直流转换器电连接，或者所述发电厂(9)的发电机通过变压器(4)与所述交直流转换器电连接；
2)所述发电厂(9)内的厂用变压器直接与所述交直流转换器电连接，或者所述发电厂(9)内的厂用变压器通过所述变压器(4)与所述交直流转换器电连接；
3)所述发电厂(9)内的发电机与升压站(1)电连接，所述升压站(1)与变压器(4)电连接，所述变压器(4)与所述交直流转换器电连接。
3.根据权利要求1所述的发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，其特征在于，所述蓄电池(5)是电化学蓄电池，所述电化学蓄电池为锂电池、铅酸电池、铅碳电池、镍氢电池、镍镉电池、钠硫电池、钒液硫电池、镁电池、镍锌电池、锌空气电池中的一种或几种的组合。
4.根据权利要求1所述的发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，其特征在于，所述数据中心(7)为计算机机房、电信机房、控制机房、屏蔽机房、云服务器机房、数字货币挖矿机房中的任意一种或几种的组合。
5.根据权利要求1所述的发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，其特征在于，所述数字货币挖矿机(8)为主流币种矿机、非主流币种矿机和矿机显卡中的任意一种，所述数字货币为主流数字货币比特币、以太坊、莱特币、泽塔币中的任意一种，所述数字货币还包括将要发行的数字货币。
6.根据权利要求1所述的发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，其特征在于，所述发电厂(9)为火力发电厂、水力发电厂、集中式光伏发电厂、集中式风力发电厂、核动力发电厂、生物质或垃圾焚烧发电厂中的一种，所述发电厂(9)中具有交直流转换/电压转换设备。
7.根据权利要求4所述的发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，其特征在于，所述蓄电池(5)运行方式包括单向充电运行与双向充放电运行。
8.根据权利要求7所述的发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统，其特征在于，所述蓄电池(5)总容量满足，E总＝E辅+E数据，E辅＝E调峰+E调频，E数据＝E中心+E数币，其中E总为蓄电池(5)电容量，E辅为蓄电池(5)中参与电网调峰调频辅助服务的蓄电池的容量范围，E数据为数据中心(7)和数字货币挖矿机(8)耗电量，E调峰为调峰耗电量，E调频为调频耗电量，E中心为数据中心(7)耗电量，E数币为数字货币挖矿机(8)耗电量。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| CN202020338781.6U CN212162818U (zh) | 2020-03-18 | 2020-03-18 | 一种发电厂蓄电池数据中心调峰调频系统 |
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2020
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