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行业动态丨“碳达峰、碳中和”要求绿色数据中心

发布日期:2021-04-12 浏览次数:55

       目前,全球数据中心市场年复合增长率超过20%,随着国内新基建、5G、大数据、人工智能等产业迅速发展,国内数据中心市场规模增速超过30%,2020年国内数据中心市场规模已达到2000亿元,耗电量相当于四个三峡水电站的发电量之和。



       数据中心的高能耗不仅给企业带来了沉重负担,也给全社会能源供应带来了巨大压力。但目前数据中心用能效率PUE普遍偏高(PUE=数据中心总能耗/IT设备能耗,其值大于1,越接近1表明非IT设备耗能越少,即能效水平越好),总体能耗至少比国际先进水平差了30%以上,全生命周期数据中心能源消耗成本已经占到数据中心总成本的50%以上。


       国家发改委、国家能源局等四部委联合发布的《关于加快构建全国一体化大数据中心协同创新体系的指导意见》,提出“强化能源配套机制”的要求,其中包括探索电力网和数据网联动建设、运行机制,进一步降低数据中心用电成本,引导清洁能源开发使用,推动绿色数据中心建设。如何让作为“耗能大户”的数据中心可以降低用电成本呢?在中国“碳中和”的大趋势下,这无疑是一个重大考验。



多能互补优化,绿电助力碳达峰


       数据中心是未来为数不多能源消耗占社会总用电量比例持续增长的行业。因此,数据中心提升绿色能源应用,并积极探索储能技术落地,提升高渗透率下的新能源消纳能力,对于实现碳达峰和碳中和的目标意义重大,实现绿色数据中心的核心在于数据中心配电系统能够灵活接入光伏、风电等各类绿色能源。


       新能源电力电子变压器具备10kVAC/±375VDC直流微网接入端口,可构建直流微电网系统,可减少电能变换环节,支撑分布式可再生能源的灵活接入,提高能源利用效率。


       基于电力电子变压器的直流微网系统总体可分为三层架构。第一层为设备层,主要囊括了分布式电源(风电、光伏系统等)和不同的负荷;第二层控制层,以电力电子变压器为核心,分布式电源和负荷可通过其灵活的多端口配置实现可靠接入,并通过中、高压接口,实现与配电网的有效连接;第三层为管理层,以“双端”能量管理系统为核心,采用人工智能算法可实现电力电子变压器与直流系统的分布式能源互补优化以及协调控制,提高能源利用效率,多机并联系统的集群控制、功率在线优化分配,保障系统效率最优,同时能够对接电网调度,参与电力市场交易及辅助服务等,真正实现绿色数据中心电能的智能路由。



新型供电方案下系统效率提升6%


       基于电力电子技术的新型供电方案逐渐占领市场,其中采用多端口电力电子变压器替代传统变压器、低压配电柜及UPS的方案备受关注,该方案通过电力电子变压器构建直流系统架构,实现电能的交直流、不同电压等级的高效变换,能够实现光伏发电直供IT负荷及直流空调等负荷,有效降低电能变换引起的损耗。与传统UPS供电方案相比效率可提高6%以上。


       中科海奥新能源电力电子变压器采用MMC拓扑结构,开关器件由第三代宽禁带半导体碳化硅材料构成,使得电力电子变压器有着更高的效率,中低压配电系统整体效率大大提升。



低碳未来的无限可能

       

       包含了风光、储能等多种能源形势互补的可再生能源系统无疑是未来能耗量大的数据中心能源解决方案的主要形式。未来,在“多站融合”(变电站、储能站、数据中心站、北斗基站、5G基站等)的供配电系统中,电力电子变压器可作为连接配电网和各站的电能变换系统,实现多能接入变换与管理和潮流控制,提供“多站”配电成套解决方案。


       在柔性配电网建设领域,电力电子变压器可作为柔性合环代替传统合环开关,突破传统“闭环设计、开环运行”的合环开关方案,为柔性配网提供潮流控制、故障隔离等功能,有效提高柔性配网可靠性。另外,在可再生能源发电并网、储能并网、工商业园区直流微电网、电动车智能群充充电站、柔性直流配电网等领域,电力电子变压器将拥有更加广阔的应用空间,为用户提供柔性可控的高可靠性电能变换管理方案。


(本文部分数据源自能源杂志)