智慧能源站數(shù)據(jù)中心節(jié)能措施的研究

徐華麗

（山東銀河建筑規(guī)劃設(shè)計(jì)有限公司）

1 智慧能源站現(xiàn)狀

現(xiàn)階段，電網(wǎng)企業(yè)在日常運(yùn)營和發(fā)展中，要對變電站資源進(jìn)行科學(xué)合理利用，以此實(shí)現(xiàn)三站合一的建設(shè)。在實(shí)踐中對智能變電站進(jìn)行建設(shè)，還要實(shí)現(xiàn)與變換充電站、數(shù)據(jù)中心等的統(tǒng)籌規(guī)劃和建設(shè)，這樣有利于形成符合時(shí)代發(fā)展要求的智慧能源新模式。該模式在建設(shè)以及投入使用時(shí)，會(huì)將智能變電站作為重要組成部分，以能源和控制作為基礎(chǔ)，對能源樞紐站進(jìn)行合理的規(guī)劃設(shè)計(jì)和建設(shè)，保證與其相對應(yīng)的電力傳輸、充電服務(wù)等融為一體，這樣有利于實(shí)現(xiàn)城市內(nèi)部電力綜合體的建設(shè)和利用。除此之外，在實(shí)踐中，要對城市內(nèi)部現(xiàn)有的樞紐智能變電站運(yùn)行情況展開深入分析，針對其中的能源物理節(jié)點(diǎn)等進(jìn)行探究，將數(shù)據(jù)中心在其中的應(yīng)用作用、價(jià)值最大化發(fā)揮出來。對數(shù)據(jù)中心站內(nèi)具有一定重組性的硬件以及軟件資源進(jìn)行利用，能夠?yàn)槟壳艾F(xiàn)有企業(yè)以及事業(yè)單位等提供可靠信息作為支持[1]。社會(huì)能源站在運(yùn)行時(shí)，其內(nèi)部設(shè)置直流微網(wǎng)系統(tǒng)，可以滿足站內(nèi)設(shè)備在運(yùn)行時(shí)提出的一系列要求，同時(shí)滿足各種不同電動(dòng)汽車的充電個(gè)性化需求。與此同時(shí)，要對直流微網(wǎng)系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行分析，促使其與變電站低壓側(cè)母線相互之間能夠構(gòu)建良好的連接關(guān)系?；诖耍瑢⒛K、分布式發(fā)電模塊等看作站內(nèi)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的基礎(chǔ)組部分，這樣有利于其自身削峰填谷功能的推進(jìn)。智慧能源站數(shù)據(jù)中心的建設(shè)和利用，通常以模塊化建設(shè)方案為基礎(chǔ)，18臺(tái)服務(wù)器機(jī)柜等組合成模塊服務(wù)器。數(shù)據(jù)中心在運(yùn)行中，自身負(fù)荷較高，同時(shí)負(fù)荷需求較大。應(yīng)當(dāng)對備用電源切換功能等特點(diǎn)進(jìn)行合理利用，這樣才能滿足目前智慧能源站數(shù)據(jù)中心在節(jié)能環(huán)保方面提出的個(gè)性化要求。

2 常規(guī)數(shù)據(jù)中心供電方式

對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行構(gòu)建和具體應(yīng)用時(shí)，可以將其看作是目前電子信息系統(tǒng)在構(gòu)建以及具體運(yùn)行過程中必不可少的重要組成部分，同時(shí)也是其中的基礎(chǔ)運(yùn)行平臺(tái)。數(shù)據(jù)中心在運(yùn)行時(shí)提供的電源質(zhì)量是否可以達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求，對服務(wù)器在運(yùn)行時(shí)的狀態(tài)勢必會(huì)產(chǎn)生影響。對數(shù)據(jù)中心內(nèi)部其他不同類型的設(shè)備而言，也會(huì)對運(yùn)行狀態(tài)產(chǎn)生影響。因此，數(shù)據(jù)中心在運(yùn)行過程中，要保證現(xiàn)有的配電系統(tǒng)在建設(shè)和利用時(shí)能夠體現(xiàn)出一定的綜合性、合理性。系統(tǒng)運(yùn)行過程中，要針對當(dāng)前服務(wù)器設(shè)備用電問題給予重視，最大限度保證數(shù)據(jù)中心在運(yùn)行時(shí)的正常、穩(wěn)定以及可持續(xù)性，實(shí)現(xiàn)對與其相關(guān)的各種不同類型附屬設(shè)備的處理，比如配電、供電設(shè)備等[2]。這樣可以滿足目前供電、配電運(yùn)行時(shí)的基本要求，為智慧能源站數(shù)據(jù)中心的高效運(yùn)行提供保證。

機(jī)房負(fù)荷可以被看作是一級(jí)負(fù)荷，由兩路電源實(shí)現(xiàn)供電任務(wù)，即末端位置用電設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，一般是由兩個(gè)不同類型的供電設(shè)備相互組合而成。而在目前現(xiàn)有服務(wù)器設(shè)備運(yùn)行過程中，其供電設(shè)備一般都是以“雙路市電+雙總線UPS不間斷電源”的方式進(jìn)行供電處理。精密空調(diào)等各種具有動(dòng)力特征的電源會(huì)以“雙路市電”方式進(jìn)行供電處理。市電01后，會(huì)直接以A路配電進(jìn)行輸入處理，市電02在經(jīng)過分配之后，以B路輸出。兩路電源分別輸出一路，一直到各自不同類型用電設(shè)備、動(dòng)力柜輸入端為止。在經(jīng)過切換處理之后，可以提供對應(yīng)的設(shè)備電源，滿足數(shù)據(jù)中心在運(yùn)行時(shí)的個(gè)性化需求，同時(shí)還可以最大限度保證每臺(tái)設(shè)備都可以滿足市電供電需求。如果其中一路市電呈現(xiàn)出嚴(yán)重的故障問題，那么另外一路市電會(huì)直接切入其中，承擔(dān)機(jī)房全部的負(fù)載。如果兩路市電出現(xiàn)嚴(yán)重的故障問題，那么UPS電源可以為機(jī)房設(shè)備的運(yùn)行提供可靠的電源作為支持。

2.1 UPS配電系統(tǒng)

UPS配電系統(tǒng)在構(gòu)建和應(yīng)用設(shè)計(jì)中涉及的內(nèi)容相對較多，包括UPS電源設(shè)備以及后備電池組等。結(jié)合目前現(xiàn)有的2組UPS系統(tǒng)展開分析時(shí)，不難看出該系統(tǒng)在建設(shè)和利用中，基本上都是直接由AB雙路饋線為基礎(chǔ)，后續(xù)逐漸引入其中。在經(jīng)過一系列互投之后，能夠?yàn)槎MUPS系統(tǒng)提供可靠依據(jù)作為支持。BA兩組對應(yīng)的UPS設(shè)備在運(yùn)行過程中，可以分別輸出一路，輸出到機(jī)房列頭柜為止。通過該方法在其中的合理利用，逐漸形成符合現(xiàn)實(shí)要求的各機(jī)柜A/B雙路電源，同時(shí)還可以促使2N冗余總線在運(yùn)行時(shí)的效果得到有效保證。結(jié)合目前各機(jī)柜在運(yùn)行時(shí)的現(xiàn)狀進(jìn)行分析，根據(jù)系統(tǒng)運(yùn)行要求，對PDU（電源分配單元）設(shè)置時(shí)，要對各微模塊的特點(diǎn)展開深入分析，分別對兩臺(tái)列頭柜進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)置和利用。針對每一個(gè)列頭柜中涉及的主路開關(guān)、分路開關(guān)等，通常都會(huì)直接將智能電量儀作為其中的主體組成部分，這樣有利于實(shí)現(xiàn)對主路、支路中各參數(shù)的監(jiān)督和管理，根據(jù)監(jiān)控結(jié)果，提出針對性的控制策略。在UPS輸入配電柜設(shè)計(jì)中，一般是將雙路自投自復(fù)作為其中的主體組成部分，而對于二路電源進(jìn)線而言，一般都是以一主一備組合而成。也就是主電源在運(yùn)行過程中，一旦出現(xiàn)故障問題無法繼續(xù)供電時(shí)，那么柜內(nèi)的ATS開關(guān)，會(huì)直接自動(dòng)的切換到另外的備用電源當(dāng)中，這樣才能夠?qū)Ω鞣N不同類型的設(shè)備持續(xù)性供電等進(jìn)行有效推進(jìn)。

結(jié)合UPS供配電系統(tǒng)設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，一般是將三級(jí)UPS輸入配電柜，輸入到對應(yīng)的UPS當(dāng)中，后續(xù)會(huì)直接輸入到UPS主輸出配電柜中。在完成上述一系列輸入流程之后，后續(xù)直接輸送到對應(yīng)終端設(shè)備，UPS設(shè)備以及電池等基本上都會(huì)直接設(shè)置在USB中[3]。在該基礎(chǔ)上，以大樓為主體，對各電源進(jìn)行科學(xué)合理的分配和利用。

2.2 動(dòng)力配電系統(tǒng)

數(shù)據(jù)中心在運(yùn)行過程中涉及的內(nèi)容較多，包括動(dòng)力配電柜以及配電箱等。動(dòng)力配電系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)主要提供機(jī)房內(nèi)部精密空調(diào)等，為其個(gè)性化需求提供保證。結(jié)合大樓配電室運(yùn)行現(xiàn)狀，對AB雙路電源進(jìn)行切換處理之后，將一路饋線進(jìn)行輸出處理，輸出到對應(yīng)的數(shù)據(jù)中心為止。這種方式在應(yīng)用時(shí)，根本目的是為了保證兩路資源都可以直接輸入到對應(yīng)的配電柜當(dāng)中。兩路電源在經(jīng)過切換處理之后，可以直接輸出到對應(yīng)的用電設(shè)備中，如果設(shè)備在運(yùn)行時(shí)，各自的主電源出現(xiàn)故障問題，無法實(shí)現(xiàn)持續(xù)性的供電。那么此時(shí)，可以根據(jù)實(shí)際情況的不同，以大樓內(nèi)現(xiàn)有的ATS開關(guān)為基礎(chǔ)，自動(dòng)切換到對應(yīng)的備用電源中，這樣才能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備的持續(xù)性運(yùn)行，保證設(shè)備在電源方面的需求。

3 多點(diǎn)備用網(wǎng)際UPS供電方案

3.1 供電方案

結(jié)合目前數(shù)據(jù)中心運(yùn)行現(xiàn)狀，數(shù)據(jù)中心當(dāng)中A與B兩路設(shè)備現(xiàn)有電源，基本上都是來自于智慧能源站內(nèi)380V交流I段、II段的母線。其在運(yùn)行時(shí)，如果處于正常逆行狀態(tài)時(shí)，那么與其對應(yīng)的#1儲(chǔ)能、#2儲(chǔ)能單元要想實(shí)現(xiàn)供電操作，就必須將數(shù)據(jù)中心作為其中的主體部分，同時(shí)兩者還可以互相為對方的備用電。如果其在運(yùn)行時(shí)呈現(xiàn)出極端狀態(tài)，那么兩者之間在運(yùn)行時(shí)，勢必會(huì)帶來故障問題。此時(shí)，為了保證供電的持續(xù)性，要利用其他組的模塊進(jìn)行操作，或者直接將電網(wǎng)系統(tǒng)作為其中的基礎(chǔ)組成部分。這樣能夠直接將站內(nèi)現(xiàn)有的饋線作為供電基礎(chǔ)，通過該方式的合理利用，提升了數(shù)據(jù)中心供電的可靠性、安全穩(wěn)定性。

3.2 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析

數(shù)據(jù)中心在整個(gè)運(yùn)行中，通常都是直接由九組微模塊組合而成，對各微模塊運(yùn)行現(xiàn)狀進(jìn)行深入調(diào)研和分析，共包含18臺(tái)機(jī)柜，216臺(tái)服務(wù)器。在計(jì)算和分析時(shí)，如果每一臺(tái)機(jī)柜負(fù)荷都按照10kW進(jìn)行計(jì)算，那么總負(fù)荷為1620kW。對UPS進(jìn)行配置和利用時(shí)，一般都會(huì)對總負(fù)荷的36%左右進(jìn)行綜合分析，同時(shí)UPS容量為500kW，根據(jù)冗余配制A、B兩套，每一套UPS造價(jià)可以達(dá)到380萬。通過該方式的合理利用，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)約現(xiàn)有投資，同時(shí)可以有效控制整個(gè)運(yùn)行維護(hù)成本。

3.3 精密列頭柜的選擇和利用

數(shù)據(jù)中心微模塊在分配以及運(yùn)行時(shí)，普遍都會(huì)將精密的配電列頭柜作為其中的基礎(chǔ)組成部分。同時(shí)，對雙回路供電配置進(jìn)行合理利用，保證配置的科學(xué)性、合理性，這樣才能提高供電系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的安全性、穩(wěn)定性，使機(jī)房等級(jí)得到有效提升。對2N供電方式進(jìn)行合理利用，同時(shí)還要對TN-S接地系統(tǒng)進(jìn)行利用，在進(jìn)線回路方面，以塑殼短路器為基礎(chǔ)，額定電流以及分段能力分別控制在250A、36kA左右，這樣不僅有利于保證系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的安全性、穩(wěn)定性，還可以滿足200kW最大供電需求[5]。在分支回路方面，則以微型斷路器為基礎(chǔ)，額定電流為50A，保證每臺(tái)服務(wù)的機(jī)柜的10kW供電需求能夠得到滿足，每路要提前預(yù)留3個(gè)以上的50A備用回路。

配電列頭柜使用時(shí)，要對電流監(jiān)測以及告警裝置進(jìn)行科學(xué)合理的配置和利用，同時(shí)要根據(jù)實(shí)際情況的不同，對現(xiàn)有Modbus RS485智能接口通信系統(tǒng)進(jìn)行引進(jìn)和利用，保證該系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的合理性、針對性?；诖?，促使該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的邏輯運(yùn)算結(jié)果具有準(zhǔn)確性，實(shí)現(xiàn)有效推進(jìn)。對于其中涉及的各種不同類型信息而言，普遍都會(huì)將現(xiàn)有的接口作為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)針對性的上傳處理。尤其是對配電列頭柜而言，要對與其相關(guān)的告警系統(tǒng)進(jìn)行不斷完善和優(yōu)化。一旦出現(xiàn)故障問題，通過該系統(tǒng)可以直接向監(jiān)控中心發(fā)送對應(yīng)的信息數(shù)據(jù)，同時(shí)做出一系列告警警示。

結(jié)合整個(gè)接口監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)狀，監(jiān)控內(nèi)容主要集中在總輸入電流、電壓等方面。通過該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的效果，能夠?qū)﹄娏?、電壓等各方面參?shù)展開實(shí)時(shí)有效的監(jiān)督和控制，一旦出現(xiàn)問題，可以立即采取針對性的制止策略，避免造成更加嚴(yán)重的后果，以期對整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行時(shí)的效果進(jìn)行客觀分析，根據(jù)實(shí)際情況的不同，提出解決方案。

4 結(jié)語

對智慧能源站數(shù)據(jù)中心運(yùn)行現(xiàn)狀展開分析，對其自身的用電特點(diǎn)進(jìn)行深入了解，對多點(diǎn)備用網(wǎng)際UPS供電方案進(jìn)行編制和落實(shí)。通過對備用網(wǎng)際UPS供電方案在智慧能源站數(shù)據(jù)中心中的引進(jìn)和利用，將站內(nèi)現(xiàn)有的直流微網(wǎng)作為其中的基礎(chǔ)組成部分，滿足數(shù)據(jù)中心在供電方面的個(gè)性化要求。這樣不僅有利于實(shí)現(xiàn)對供電系統(tǒng)的合理利用，而且還可以逐漸取消UPS電源系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對設(shè)備投資成本的節(jié)約，體現(xiàn)出節(jié)能、環(huán)保以及經(jīng)濟(jì)性的應(yīng)用優(yōu)勢。