一、引言
　　
　　此前发布的《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》明确提出，推动数据中心绿色可持续发展，加快节能低碳技术的研发应用，提升能源利用效率，降低数据中心能耗。同时，方案强调要加大对基础设施资源的整合调度，推动老旧基础设施转型升级与自主创新，以应用研究带动基础研究，加强对大数据关键软硬件产品的研发支持和大规模应用推广，尽快突破关键核心技术，提升大数据全产业链自主创新能力。
　　
　　二、目前现状
　　
　　一体化电力模块是在模块化、标准化的基础上,将供配电系统、馈电系统、监控管理系统等集成在一起。目前传统方案一字排布,与UPS的连接需授权盘厂根据不同品牌的UPS通过电缆或自行设计母线进线连接,详见图1、图2所示。
　　
　　

动力监控系统内存在的多种接口、多种协议,设备运维,依赖定期巡检,往往在事故发生后才能知晓,造成设备损坏、停电等损失。
　　
　　三、智能融合新型电力模块方案
　　
　　1.智能融合新型电力模块整体布局（箱变方案）
　　
　　相较于传统方案，箱变方案具备以下优势（详见图3、图4）：
　　

　　1）功能优化：功能分区更清晰，内部结构更简易，系统稳定性更高。
　　
　　2）节省空间：占地面积减少30%-40%（如图中电气方案可节省近30m²空间），释放区域可转化为IT机柜部署空间，创造额外收益。
　　
　　3）能效提升：全部采用母线连接，供电链路损耗降低，整体能效达96%以上（较传统方案提升1%-5%），配电柜与UPS融合更便捷。
　　
　　2.智能融合电力模块的一体化监控平台
　　
　　一体化电力模块系统结合全球领先的数字化电网技术,实现了从高压配网到IT负载端的全链路电能高可靠管理。高起点、高标准、高质量打造“绿色低碳、智慧高效、友好便捷、高效可靠”的国际一流数据中心供电系统。树立新型智能融合电力模块解决方案示范的旗帜、清洁能源智慧应用的标杆。
　　
　　智能融合电力模块的一体化监控平台,增加了通过采集中低压开关柜的运行数据,实时感知设备的健康状态,结合模型和算法,预测运行风险,提前发现设备故障,并给出专业的处理意见,帮助用户提升运维效率和供电可靠性。一体化监控平台有效的提高供配电系统智能控制水平,实现故障快速定位,提升可靠性。还可以对用电设备电气参数、电器寿命监测,对用户进行能效管理和资产管理。AI深度融入配电自动化,实现设备状态实时监测、能效动态优化及故障秒级隔离,详见图5所示。
　　
　　3.智能融合电力模块采用UPS+储能电池方案
　　
　　锂电与UPS这对黄金组合,已在越来越多的应用场景落地生根。锂电池循环寿命长、体积小巧、安全性高、节能环保、充放电能力强等优势,使锂电池代替铅酸电池进程加速,锂电将率先掀起UPS这场革命的浪潮,非“锂”不可成为新标杆项目追逐的潮流。
　　
　　在数据中心配置储能系统中,锂电池储能系统与UPS系统的结合后,不仅可以通过电力储能对数据中心进行节能管理,而且储能设备还可以利用峰谷电价完成电力负荷管理,为数据中心创造收益,详见图6所示。
　　
　　图7为UPS+储能电池供电系统图。
　　
　　每台UPS按照600kW负载,后备2小时设计,各配置480V200Ah的锂电池8套,合计容量768kWh,最大放电电流1600A,满足系统实际需求。系统可以设置UPS工作在IECO模式下,该模式可以实现市电与电池联合供电,通过设置系统的充电时间、放电时间及放电容量,实现削峰填谷。如设置系统在晚上10点进入充电状态,此时负载由市电直接供电。在次日8点系统自动退出充电模式,并切换到市电与电池联合供电状态,按照0.2C放电倍率,持续放电3.5小时,即放出约电池容量的70%容量,此时结束联合供电,等待谷时到来后再进入充电模式,进入下一个循环。
　　
　　UPS+储能电池供电系统对UPS的要求：
　　
　　1）电压匹配:UPS电源的电压必须与锂电池的电压匹配。如果UPS电源的电压高于或低于锂电池的电压,可能会对电池造成损坏或无法充电。
　　
　　因此,在选择UPS电源时,需要了解其输出电压是否与锂电池的电压相匹配。
　　
　　2）电流控制:UPS电源的电流必须控制在锂电池可以承受的合理范围内,可以更好的提高储能效率的前提下延长电池的寿命。
　　
　　3）充电方式:UPS电源的充电方式须选择在线式,在不影响负载供电的同时可以保证电池充电。
　　
　　4）充电时间:UPS电源的充电时间也需要注意。锂电池需要进行适当的充电和放电,以保持其性能和寿命。
　　
　　本方案要求UPS要很好的与锂电池的BMS通信,确保既满足负载的不间断供电,又能保证削峰填谷,实现差价套利带来的经济效益,如图8所示。
　　
　　四、总结
　　
　　随着新基建战略的提出,以及绿色数据中心建设系列指导文件的出台,数据中心供配电系统智能、节能成为刚需,智能智能融合电力模块利用数字化、锂电池等多项技术驱动数据中心供配电的变革。正驱动数据中心从“能耗中心”向“智能绿色算力底座”转型,契合新型电力系统对“源网荷储”深度融合的需求。
　　
　　作者简介
　　
　　李冬梅,毕业于河北科技大学,机械电子工程学士学位。先控捷联电气股份有限公司营销总监,中国电源学会第三届信息系统供电技术专委会委员。
　　
　　编辑：Harris