針對現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心站配電效率低、經(jīng)濟性差等問題，結(jié)合儲能站、變電站的優(yōu)勢，提出了基于儲能變流器(PCS)的多站融合直流吸引供電系統(tǒng)方案，虛擬主機，搭建一套統(tǒng)一、合理的信息統(tǒng)一管理一體化直流供電系統(tǒng)，通過多端口低壓直流電源系統(tǒng)電路拓?fù)浼捌淇刂萍夹g(shù)研究，實現(xiàn)三站之間信息統(tǒng)一管理、能量統(tǒng)一控制功能，根據(jù)與傳統(tǒng)高壓直流方案對比，本方案具有運行可靠性高、建設(shè)成本低、能量轉(zhuǎn)換效率高優(yōu)勢，給多站融合建設(shè)提供理論上的借鑒。
0引言
在傳統(tǒng)電網(wǎng)中，變電站只負(fù)責(zé)能量的單向輸送，整個電網(wǎng)的電能由發(fā)電廠供應(yīng)，調(diào)度中心的調(diào)度控制相對簡單。隨著分布式電網(wǎng)的建設(shè)與發(fā)展，變電站的功能還將包括儲能、電力變換，能量的傳輸也從單向變成了雙向，電力的調(diào)度就變得非常復(fù)雜，所需要采集的數(shù)據(jù)劇烈增加，因此，在儲能站的基礎(chǔ)之上進行數(shù)據(jù)中心站的建設(shè)，除了要對變電站和儲能站進行各項數(shù)據(jù)采集、發(fā)送外，還要根據(jù)電網(wǎng)的需要，實現(xiàn)在電力過剩時向儲能裝置充電，當(dāng)電網(wǎng)電力不足時，由儲能裝置向電網(wǎng)供電的功能。
本文基于數(shù)據(jù)中心站高壓直流供電方案提出一種數(shù)據(jù)中心、儲能、變電站多站融合方案，在能耗、安全性、可靠性、后期維護還有工作效率以及環(huán)保方面具有很大優(yōu)勢。
1系統(tǒng)方案
1.1系統(tǒng)方案設(shè)計
同里綜合能源服務(wù)中心采用PCS和電力電子變壓器構(gòu)造低壓直流電網(wǎng)，但大容量PCS和電力電子變壓器所需占地面積大，投資高，安裝困難、調(diào)試難度大，不適用于能源站。
儲能、數(shù)據(jù)中心和變電站共站建設(shè)后，能夠融合三者的個體優(yōu)勢，符合綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)的發(fā)展方向，可以為泛在物聯(lián)網(wǎng)提供有力保障。
三者融合具備以下優(yōu)勢：
(1)儲能能夠為數(shù)據(jù)中心提供備用電源，減少數(shù)據(jù)中心UPS的配置容量，降低數(shù)據(jù)中心占地及建設(shè)成本。
(2)儲能PCS長時間處于低功率運行狀態(tài)，若可復(fù)用其構(gòu)造直流配電網(wǎng)，則能夠大幅提高站內(nèi)設(shè)備利用率，進一步節(jié)約資源。
基于上述考慮，提出了利用儲能電站PCS的冗余容量的直流數(shù)據(jù)中心供電策略。具體方案如下：
圖1 多站融合直流供電方案系統(tǒng)圖
如圖所示，供電方案為由多組PCS和DC/DC組成的獨立低壓直流微電網(wǎng)，具備以下特點：
(1)各PCS提供120kW的直流負(fù)荷，占PCS總?cè)萘康?0%，各儲能集裝箱內(nèi)2個PCS的直流側(cè)分別接入兩路750V直流母線，形成雙電源。
(2)PCS供給的直流功率在儲能集裝箱附近由750V母線匯集，通過一根直流電纜輸送至數(shù)據(jù)中心樓內(nèi)。方案中組數(shù)N根據(jù)750V電纜的載流能力確定，N=載流能力/120kW。
(3)為防止PCS直流送出線的功率倒送，各送出線配置二極管作為單向?qū)ā?/p>
(4)數(shù)據(jù)中心站每兩個120kW的DC/DC組成一組供電電源分別接至數(shù)據(jù)中心側(cè)的750V直流母線上，供給120kW的數(shù)據(jù)中心機柜，當(dāng)一路電源故障時，機柜內(nèi)部可以自動切換至另一路電源，形成數(shù)據(jù)中心雙電源供電模式。
(5)對于A類數(shù)據(jù)中心負(fù)荷，還需要配置第三路電源，第三路電源可由附近站引入10kV電纜經(jīng)過10MVA的10kV/400V變壓器形成400V交流母線，由其引出多條出線接入PCS的交流側(cè)。
(6)在該方案中，每組DC/DC供電負(fù)荷形成一個小型的220V局部直流微網(wǎng)，同時多組儲能PCS供給N組DC/DC直流負(fù)荷，形成一個獨立的750V直流微網(wǎng)。根據(jù)直流負(fù)荷總?cè)萘浚梢詷?gòu)建多個相互獨立的低壓直流微網(wǎng)。這種各直流低電壓等級局部成網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)具有較高的供電可靠性，是低壓直流配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢，具有很好的工程示范意義。
1.2系統(tǒng)運行方式
PCS直流供電方案共有三種運行方式：
(1)蓄電池放電方式，蓄電池的一部分功率供給DC/DC直流負(fù)荷，另一部分經(jīng)由PCS流入電網(wǎng)。用電高峰時采用該運行方式。
(2)蓄電池充電方式，功率由PCS分別供給蓄電池和DC/DC直流負(fù)荷。用電低谷時采用該運行方式。
(3)蓄電池不充不放方式，功率由PCS供給DC/DC直流負(fù)荷。平時用電采用該運行方式。以上三種運行方式下，DC/DC是穩(wěn)定的直流負(fù)荷，其只需要高壓側(cè)定功率，低壓側(cè)定電壓輸出即可，無需根據(jù)其他設(shè)備的運行狀態(tài)來改變策略;PCS需要根據(jù)DC/DC功率調(diào)節(jié)直流側(cè)功率參考值，從而定功率輸出;蓄電池可以采用定電壓的控制策略，根據(jù)PCS的功率情況進行充放電。三者采用上述控制策略可以在不需要協(xié)調(diào)控制下達(dá)到自主功率平衡狀態(tài)，符合直流配電網(wǎng)的發(fā)展趨勢。
1.3可靠性分析
