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                              行業動態丨“碳達峰、碳中和”要求綠色數據中心

                              發布日期:2021-04-12 瀏覽次數:594

                                     目前,全球數據中心市場年復合增長率超過20%,隨著國內新基建、5G、大數據、人工智能等產業迅速發展,國內數據中心市場規模增速超過30%,2020年國內數據中心市場規模已達到2000億元,耗電量相當于四個三峽水電站的發電量之和。



                                     數據中心的高能耗不僅給企業帶來了沉重負擔,也給全社會能源供應帶來了巨大壓力。但目前數據中心用能效率PUE普遍偏高(PUE=數據中心總能耗/IT設備能耗,其值大于1,越接近1表明非IT設備耗能越少,即能效水平越好),總體能耗至少比國際先進水平差了30%以上,全生命周期數據中心能源消耗成本已經占到數據中心總成本的50%以上。


                                     國家發改委、國家能源局等四部委聯合發布的《關于加快構建全國一體化大數據中心協同創新體系的指導意見》,提出“強化能源配套機制”的要求,其中包括探索電力網和數據網聯動建設、運行機制,進一步降低數據中心用電成本,引導清潔能源開發使用,推動綠色數據中心建設。如何讓作為“耗能大戶”的數據中心可以降低用電成本呢?在中國“碳中和”的大趨勢下,這無疑是一個重大考驗。



                              多能互補優化,綠電助力碳達峰


                                     數據中心是未來為數不多能源消耗占社會總用電量比例持續增長的行業。因此,數據中心提升綠色能源應用,并積極探索儲能技術落地,提升高滲透率下的新能源消納能力,對于實現碳達峰和碳中和的目標意義重大,實現綠色數據中心的核心在于數據中心配電系統能夠靈活接入光伏、風電等各類綠色能源。


                                     新能源電力電子變壓器具備10kVAC/±375VDC直流微網接入端口,可構建直流微電網系統,可減少電能變換環節,支撐分布式可再生能源的靈活接入,提高能源利用效率。


                                     基于電力電子變壓器的直流微網系統總體可分為三層架構。第一層為設備層,主要囊括了分布式電源(風電、光伏系統等)和不同的負荷;第二層控制層,以電力電子變壓器為核心,分布式電源和負荷可通過其靈活的多端口配置實現可靠接入,并通過中、高壓接口,實現與配電網的有效連接;第三層為管理層,以“雙端”能量管理系統為核心,采用人工智能算法可實現電力電子變壓器與直流系統的分布式能源互補優化以及協調控制,提高能源利用效率,多機并聯系統的集群控制、功率在線優化分配,保障系統效率最優,同時能夠對接電網調度,參與電力市場交易及輔助服務等,真正實現綠色數據中心電能的智能路由。



                              新型供電方案下系統效率提升6%


                                     基于電力電子技術的新型供電方案逐漸占領市場,其中采用多端口電力電子變壓器替代傳統變壓器、低壓配電柜及UPS的方案備受關注,該方案通過電力電子變壓器構建直流系統架構,實現電能的交直流、不同電壓等級的高效變換,能夠實現光伏發電直供IT負荷及直流空調等負荷,有效降低電能變換引起的損耗。與傳統UPS供電方案相比效率可提高6%以上。


                                     中科海奧新能源電力電子變壓器采用MMC拓撲結構,開關器件由第三代寬禁帶半導體碳化硅材料構成,使得電力電子變壓器有著更高的效率,中低壓配電系統整體效率大大提升。



                              低碳未來的無限可能

                                     

                                     包含了風光、儲能等多種能源形勢互補的可再生能源系統無疑是未來能耗量大的數據中心能源解決方案的主要形式。未來,在“多站融合”(變電站、儲能站、數據中心站、北斗基站、5G基站等)的供配電系統中,電力電子變壓器可作為連接配電網和各站的電能變換系統,實現多能接入變換與管理和潮流控制,提供“多站”配電成套解決方案。


                                     在柔性配電網建設領域,電力電子變壓器可作為柔性合環代替傳統合環開關,突破傳統“閉環設計、開環運行”的合環開關方案,為柔性配網提供潮流控制、故障隔離等功能,有效提高柔性配網可靠性。另外,在可再生能源發電并網、儲能并網、工商業園區直流微電網、電動車智能群充充電站、柔性直流配電網等領域,電力電子變壓器將擁有更加廣闊的應用空間,為用戶提供柔性可控的高可靠性電能變換管理方案。


                              (本文部分數據源自能源雜志)

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