“碳中和”背景下的电气技术新趋势


1124-25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。

“碳中和”背景下的电气技术新趋势的图1

1)选用节能高效低损耗电气设备

①可采用高频模块化UPSUPS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;

“碳中和”背景下的电气技术新趋势的图2

 

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。

“碳中和”背景下的电气技术新趋势的图3

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。

“碳中和”背景下的电气技术新趋势的图4

20211024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。

“碳中和”背景下的电气技术新趋势的图5

直流微电网由以下几项组成:

110kV/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)

3DC-DC直流调压模块;(支持直流配电输出)

4DC-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)

5DC-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)

6DC-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)

8AC-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。

“碳中和”背景下的电气技术新趋势的图6

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。

“碳中和”背景下的电气技术新趋势的图7

 

文章来源:数据中心最佳实践

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