“碳中和”背景下的电气技术新趋势

11月24日-25日，CDCC 第九届数据中心标准峰会在上海拉开帷幕。紫光股份旗下新华三集团开设“智行——低碳数据中心技术专场”，与数据中心行业的专家共探新一代绿色数据中心的建设之道。

针对新的能源政策要求和数字化发展带来的日益增强的高功率要求，方便再生能源、绿色能源及储能能源接入的直流微电网是未来发展的新趋势，有助于打造“高可靠、低成本、高效率”的数据中心。

下面为大家带来本次峰会上，主题《“碳中和”背景下的电气技术新趋势》的分享内容。

（1）选用节能高效低损耗电气设备

①可采用高频模块化UPS，UPS各模块独立工作；

②可采用节能高效低损耗变压器，提高电源利用率：

③同时变压器需充分考虑主材可“绿色回收”因素；

（2）采用合理的配电方式

①合理选择线缆；

②优化配电路径，减小线路损耗；

③充分考虑用电的三相平衡，减少变压器及线路的零序损耗

（3）最大化利用绿色能源和储能

提高数据中心绿色能源的利用率，降低数据中心运行成本，通过储能为数据中心提供稳定的电能。

（4）直流电源及直流微电网

可以带来：

①直流电网有很强的抗干扰能力；

②直流电有更高效的传输效果；

③直流电有更方便的并网方式；

 

传统电网由集中的化石燃料发电厂供电；

智能电网包含直流电网、储能装置以及母联等；

同时，包含多种能源：可再生能源和储能设备。

智能电网是通过各种整流单元到直流微电网：

（1）直流微电网适用于：工业企业园区、综合建筑园区、数据中心园区等；

（2）新能源及储能应用包括：风力发电、潮汐发电、水力发电、地热发电、太阳能（光伏）、燃料电池发电、电池储能系统等；

（3）配电输出：制冷负载、直流负载、电机负载、储能负载、照明负载等；

（4）多站合一带来的优势：数据中心、变配电站、分布式能源发电站、5G基站、电动汽车充电站、储能站；优势互补、安全可靠，提高绿色能源使用效率，提高经济效益，降低碳排放。

2021年10月24日，国务院印发《国务院关于印发2030年前碳达峰行动方案的通知》，《通知》中明确要求：提高建筑终端电气化水平，建设集光伏发电、储能、直流配电、柔性用电于一体的“光储直柔”建筑。

“光”：指分布式光伏；

“储”指分布式储能；

“直”指建筑配用电网的形式发生改变，从传统的交流配电网改为采用低压直流配电网；

“柔”则是指建筑用电应具备可中断、可调节的能力，使建筑用电需求从刚性转变为柔性。

“光储直柔”建筑对于城市电网的作用，能够带来以下效益：

①削减夏季空调负荷峰值；

②缓解电网增容压力；

③增强电网供电可靠性。

直流微电网由以下几项组成：

（1）10kV/400V降压变压器；（亦或隔离变压器）

（2）有源整流模块；（直流环网冗余技术）

（3）DC-DC直流调压模块；（支持直流配电输出）

（4）DC-AC交流逆变调压模块；（支持交流变频输出，具备变频器的所有功能，可输出变频电源和工频电源）

（5）DC-DC直流电能转换模块；（支持光伏风电等直流电源接入，适用于绿色能源的直流接入）

（6）DC-DC直流储能模块；（支持储能设备的接入，双向控制电流、电压或功率充放电）

（7）直流并网保护模块；（直流选择性保护技术，供电网络要求系统某一部分的故障不能影响整个系统）

（8）AC-DC发电机整流模块；（控制发电机负载和制动扭矩，支持各种低压发电机接入）

在直流微电网中，能量转换模块是将各种能源模式转为统一的直流电规格，同时能量转换模块也可以实现能量的分配和管理。

直流智能微电网系统还可以提供：优秀的电源质量、多元的能源接入、支持多种储能介质、直流配电输出和交流配电输出等。

从380V直流母线可直接连接到一个机架的PDU，消除了负载均衡的问题；

采用直流母线系统，无需再使用列头柜；

采用直流电源，也不需要再配置低压配电单元；

采用这种架构，也消除了对静态开关的需求，直流储能的UPS是一个简单的结构，它无需直流到交流的逆变器和旁路单元。

对于较大的直流系统，建议在每个母线上安装一个直流配电单元。

若数据中心采用直流电源系统，能够带来优势有以下几个方面：

（1）     因故障点少而提高了系统的可靠性；

（2）     降低了空调系统的运行成本；

（3）     节约了电气设备的空间；

（4）     通过减少交直流的转换设备，提高了用电效率；

（5）     支持可转换、可再生、可持续的能源并入分配。

 

文章来源：数据中心最佳实践

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