CN103208852A - 一种绿色能源数据中心系统 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于数据处理中心技术领域，提供了一种绿色能源数据中心系统，包括绿色能源发电场、IT设备、超级电容蓄电池/燃料电池和充电控制器；所述绿色能源发电场用于产生直流电能；所述IT设备为直流设备；所述充电控制器连接于所述绿色能源发电场与所述超级电容蓄电池/燃料电池之间，用于控制所述绿色能源发电场对蓄电池进行充电；所述充电控制器还与所述IT设备相连,用于控制所述绿色能源发电场或所述超级电容蓄电池/燃料电池为所述IT设备供电。所述绿色能源数据中心系统的耗电量是传统数据中心的二分之一，而剩余二分之一的能源采用清洁的绿色能源进行驱动，最终实现数据中心的绿色节能，并且提高数据中心的利润率。
Description
技术领域
本发明属于数据处理中心技术领域，尤其涉及一种绿色能源数据中心系统。
背景技术
近年来，各行各业对信息技术的依赖日益增加，电脑已成为人们工作生活中不可分割的一部分。而推动信息技术发展的引擎与保证是数据中心。数据中心是21世纪的信息工厂，是实现数据信息的集中处理、存储，传输、交换、管理等业务的服务平台。从物理层次看，数据中心主要由IT设备、配电系统和空调系统3部分构成。IT设备是实现数据中心功能的核心部分，用于数据处理(服务器)、数据存储(存储设备)以及通信(网络设备)。配电和空调系统则用以保障IT设备系统的正常运行。其中，配电系统用于直流、交流转换，并确保为IT设备提供可靠、高质量的电源;空调系统保证IT设备在正常的温度和湿度下工作。
数据中心相比普通楼宇，具有高得多的能耗强度。以数据中心的运行成本来看，以电力为代表的能源成本已接近50%。根据Frost&Sullivan测算，中国2011年数据中心用电530亿kWh，占全国总用电量的1.1%。而随着数据中心数量及运行强度的增加，若能耗效率维持目前水平，其能耗在2015年将达到1122亿kWh，占总用电量的1.7%。面对能源紧张、节能减排等问题，数据中心这一能耗大户面临着降低能耗、节约成本的严峻挑战。“绿色数据中心”的概念应运而生，并将成为数据中心新的发展方向。
但目前数据中心的设计方面仍然存在一些缺点与不足，进而影响数据中心的规模与发展，其设计与不足主要有以下几个方面：
1、供电方式：面对能源紧张，节能减排等问题，目前数据中心仍然采用传统电网进行供电，由于数据中心电力需求大，是高能耗单位，且用电要求高，需要两回路或三回路对其进行电力保障，这样导致变、送电设施投入巨大。用电成本占数据中心运营成本的50%以上。
2、蓄能方式：传统的数据中心蓄能的方式有以下三种：一）、胶体蓄电池，二）、在线柴油发电机，三）、飞轮电力设备，而大部分采用第一种，传统的蓄能设备寿命短。如果在传统数据中心中采用太阳能、风能等绿色能源，由于它们属于清洁能源，对传统蓄能设备的损害非常大。
3、供配电系统：传统数据中心中的供配电系统是依照工业标准三相四线AC380V为标准而设计的供配电系统，对UPS充电时需要作交直流转换，传送至机房又要作直交流转换，对数据中心中的IT设备进行供电前，一般经过三次AC-DC、DC-AC、AC-DC多次变换，能量损耗大,平均损耗率为24%。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种绿色能源数据中心系统，旨在解决现有技术中数据中心能源消耗大的问题。
本发明是这样实现的，一种绿色能源数据中心系统，其中，该绿色能源数据中心系统包括绿色能源发电场、IT设备、超级电容蓄电池/燃料电池和充电控制器；
所述绿色能源发电场用于产生直流电能；所述超级电容蓄电池/燃料电池用于存储所述绿色能源发电场产生的直流电;所述IT设备为直流设备，用于存储数据;
所述充电控制器连接于所述绿色能源发电场与所述超级电容蓄电池/燃料电池之间，用于控制所述绿色能源发电场对蓄电池进行充电；
所述充电控制器还与所述IT设备相连,用于控制所述绿色能源发电场或所述超级电容蓄电池/燃料电池为所述IT设备供电。
进一步地，所述绿色能源发电场包括太阳能发电设备、风能发电设备和潮汐能发电设备中的任一种或多种。
进一步地，所述IT设备包括微服务器、交换机和存储设备。
进一步地，所述微服务器内包括一直流-直流转换器，所述直流-直流转换器把所述微服务器中的直流电转换成低压的直流电供所述微服务器的主板使用。
进一步地，所述绿色能源发电场产生的电能和所述超级电容蓄电池/燃料电池的储能电压均为240伏直流电。
进一步地，所述绿色能源数据中心系统还包括：交流电装置和整流装置；所述交流电装置与所述整流装置相连，所述整流装置用于把交流电转换为直流电。
进一步地，所述绿色能源数据中心系统还包括：柴油发电机，所述柴油发电机与所述整流装置相连，将柴油发电机产生的电能经过整流装置由交流变为直流后再进行传送。
进一步地，所述绿色能源数据中心系统还包括直流用电设备，所述直流用电设备与240伏电压兼容对接。
进一步地，所述直流用电设备为LED灯、直流变频空调、直流变频新风机和直流电源兼容终端。
本发明所述的绿色能源数据中心系统与现有技术相比，有益效果在于：
1、采用绿色能源发电、自供电，实现数据中心系统的节能减排、绿色环保，突破数据中心的能源瓶颈。
2、采用超级电容电池蓄能代替常规的胶体蓄电池、在线柴油发电机、飞轮电力设备等，可以有效地与太阳能、风能等绿色能源有效对接，减少对电池的损害，大大提高了蓄能设备的使用寿命，同时可以有效的避免环境污染。
3、采用全直流设备，不使用常规供配电技术必用的逆变器设备，既节省了投资，又减少了供配电系统的故障率，大大提高能源利用率。
附图说明
图1是本发明实施例提供的绿色能源数据中心系统结构图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明所述的绿色能源数据中心系统是针对数据中心面临自节能降耗方面的挑战，提出的绿色能源数据中心的建设，建设绿色数据中心来应对这些挑战。本发明主要从以下几个方面来解决目前数据中心所面临的节能降耗问题：绿色能源自供电；超级电容电池蓄能；全直流供配电系统。
采用本发明所述的绿色能源数据中心系统，改变传统数据中心的常规服务器部署方法，在采用微服务器基础上，数据中心的能耗得到大幅降低，进而全面采用绿色能源自供电，解决数据中心的能源供给问题，同时替换掉数据中心中传统的UPS储能设备，采用新型的超级电容蓄电池或者是燃料电池进行蓄能，提高蓄能设备的使用寿命，降低绿色能源的损害，最后采用全直流高压供配电系统，降低能源损耗。所述绿色能源数据中心系统的耗电量是传统数据中心的二分之一，而剩余二分之一的能源采用清洁的绿色能源进行驱动。最终实现数据中心的绿色节能，并且提高数据中心的利润率。
如图1所示，一种绿色能源数据中心系统，该绿色能源数据中心系统包括绿色能源发电场101、IT设备104、超级电容蓄电池/燃料电池103和充电控制器102；所述绿色能源发电场101用于产生直流电能；所述超级电容蓄电池/燃料电池103用于存储绿色能源发电场101产生的直流电;所述IT设备104为直流设备，用于存储数据;所述充电控制器102连接于所述绿色能源发电场101与所述超级电容蓄电池/燃料电池103之间，用于控制所述绿色能源发电场101对蓄电池进行充电；所述充电控制器102还与所述IT设备104相连，用于控制所述绿色能源发电场101或所述超级电容蓄电池/燃料电池103为所述IT设备104供电。所述IT设备104包括微服务器、交换机和存储设备，采用能耗更低的微服务器集群系统，数据中心的耗电量得到大幅度降低。
所述绿色能源发电场101的电力来源主要来自太阳能、风能、潮汐能等绿色能源，而不是像传统的数据中心依靠外网交流电源供电，外网交流电源对于绿色能源数据中心只是作为备份电源。所述外网交流电源包括交流电105和柴油发电机107，所述交流电105和柴油发电机107需要连接整流装置106把交流电整流成直流电后再对超级电容蓄电池/燃料电池103、IT设备104等进行供电。
超级电容蓄电池/燃料电池103由于其特殊的设计原理，所述超级电容蓄电池/燃料电池103拥有深度充、放电能力，因此其寿命要比一般胶体蓄电池长很多，达10年以上。与在线柴油发电机相比，它不需要定期维护检修，更不会导致对环境的污染。此外，所述超级电容蓄电池或燃料电池因为没有机械运动产生的损耗，比现有技术中的飞轮电力设备更具优势。由于绿色能源数据中心系统使用的是太阳能、风能、潮汐能等属于间歇性能源，对传统的电池寿命损害非常大，直接导致其寿命大大减少，而所述超级电容蓄电池/燃料电池103由于充放电线路简单，无需传统电池那样的充电电路，因此能将其损害降到最低。
所述的主要IT设备104微服务器、交换机、存储设备全部设计为直流或经测试为直流电源兼容设备，采用直流高压供配电技术可以减少系统电能损耗，即将绿色能源如太阳能、风能所发产生的电能设计为直流240V、所述的超级电容蓄电池/燃料电池103储能电压也设计为直流240V，清洁能源产生的电直接为超级电容蓄电池/燃料电池103充电，再以直流240V供给IT设备104，并经服务器内部DC-DC（直流-直流）变换成低压直流12V供主板使用，整个供电、配电、变换过程都是直流电，不用逆变器，仅一次DC-DC变换，能量损耗在10%以下。而现有常规输配电技术是把市电整流出低压直流电，通过AC-DC（交流-直流）变换为蓄电池浮充电，再用逆变器通过直流-交流变换逆变升压为交流220V交流电给服务器机房配电，再经服务器内部交流-直流变换成低压直流电供主板使用，需经AC-DC、DC-AC、AC-DC三次变换，能量损耗率为24%。绿色能源数据中心系统的其他用电设备，比如，照明、空调、新风机、监控终端，采用LED灯、直流变频空调、直流变频新风机、直流电源兼容终端，与DC240V兼容对接，使得数据中心的IT设备和其他电力设备全部直流化。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种绿色能源数据中心系统，其特征在于，该绿色能源数据中心系统包括绿色能源发电场、IT设备、超级电容蓄电池/燃料电池和充电控制器；
所述绿色能源发电场用于产生直流电能；所述超级电容蓄电池/燃料电池用于存储所述绿色能源发电场产生的直流电;所述IT设备为直流设备，用于存储数据;
所述充电控制器连接于所述绿色能源发电场与所述超级电容蓄电池/燃料电池之间，用于控制所述绿色能源发电场对蓄电池进行充电；
所述充电控制器还与所述IT设备相连,用于控制所述绿色能源发电场或所述超级电容蓄电池/燃料电池为所述IT设备供电。
2.根据权利要求1所述的绿色能源数据中心系统，其特征在于，所述绿色能源发电场包括太阳能发电设备、风能发电设备和潮汐能发电设备中的任一种或多种。
3.根据权利要求1所述的绿色能源数据中心系统，其特征在于，所述IT设备包括微服务器、交换机和存储设备。
4.根据权利要求3所述的绿色能源数据中心系统，其特征在于，所述微服务器内包括一直流-直流转换器，所述直流-直流转换器把所述微服务器中的直流电转换成低压的直流电供所述微服务器的主板使用。
5.根据权利要求1所述的绿色能源数据中心系统，其特征在于，所述绿色能源发电场产生的电能和所述超级电容蓄电池/燃料电池的储能电压均为240伏直流电。
6.根据权利要求1所述的绿色能源数据中心系统，其特征在于，所述绿色能源数据中心系统还包括：交流电装置和整流装置；所述交流电装置与所述整流装置相连，所述整流装置用于把交流电转换为直流电。
7.根据权利要求6所述的绿色能源数据中心系统，其特征在于，所述绿色能源数据中心系统还包括：柴油发电机，所述柴油发电机与所述整流装置相连，将柴油发电机产生的电能经过整流装置由交流变为直流后再进行传送。
8.根据权利要求1所述的绿色能源数据中心系统，其特征在于，所述绿色能源数据中心系统还包括直流用电设备，所述直流用电设备与240伏电压兼容对接。
9.根据权利要求8所述的绿色能源数据中心系统，其特征在于，所述直流用电设备为LED灯、直流变频空调、直流变频新风机和直流电源兼容终端。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C12 | Rejection of a patent application after its publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20130717 |