降碳为先 成本为王!绿色数据中心的能源“新”解法-每日关注
来源:北极星电力网 发布时间:2023-02-23 14:56:07

当前,我国的数字经济不断提速发展,从数字中国、新基建到“东数西算”战略的启动,数据中心产业规模不断扩大,其高能耗的问题也日益凸显。伴随着国家“双碳”战略的提出,数据中心的发展需要结合节能降碳,又再度加速数据中心向“绿色”转型。

从工信部等六部门公布的国家绿色数据中心名单来看,提升新能源利用率是数据中心“绿色化”的一大手段。例如,入选名单的阿里巴巴张北数据中心,其绿色能源使用率超过50%。如百度、腾讯等数据中心相关头部企业也都提出不晚于2030年,实现100%绿色电力”的目标。

高效可靠 创新绿色数据中心大势所趋!


(资料图片)

近年来,随着数据中心节能减碳力度的加大,尤其是“零碳”、“近零排放”等发展趋势下,新能源将成为数据中心未来电力的基础。新能源直流供电系统具有控制快速灵活、系统效率高、供电容量大、线路损耗小、电能质量高、具备无功补偿能力等优点,更适合于分布式电源、储能装置和直流负荷的灵活接入,是数据中心供能系统发展的重要方向。

为解决数据中心新能源供给问题,提升空间的利用效率。经过多年发展,HVDC、巴拿马电源以及固态变压器(SST)等电源解决方案不断涌现,其中SST隐隐有着成为数据中心供配电系统终极解决方案的趋势。

图片由西电电力电子提供

“数据中心传统的UPS供电方案,是由高压配电柜、变压器、低压配电柜、UPS等组成。经历了多年的发展,整体系统方案相对成熟。但缺点也相对明显,如设备种类数量多,电能变换环节多,占地面积大,转换效率低等。针对这些固有缺点,目前行业内也展开大量新拓扑、新方案的研究。”西安西电电力电子有限公司副总经理白世军介绍到。“数据中心的核心设备其实是服务器等设施,而传统方案中供电设备品牌众多,采购及现场安装管理也存在诸多问题,导致交付周期长达6-12个月甚至更久,这些都会阻碍数据中心的投资建设。”

图片由西电电力电子提供

针对用户痛点,西电电力电子提出了基于SST技术的数据中心中压直供直流电源产品。白世军表示,不同于传统方案的分散式设备,产品采用一体化设计,省却设备间的联试联调环节。中压10KVac接入后,可以直接输出240V直流电源。同时,SST简化了链路传输环节,供电链路更简洁,可保证传输效率大于97.5%。产品出厂前完成预制预调,在现场可以实现“即插即用”,由此来大幅压缩整个供电链路的建设周期,达到“小于90天”建设周期目标。

未来供电超融合架构

公司产品线总监石松进一步补充道,通过高频隔离有效提升设备功率密度,无需配置工频/移相式变压器、低压配电柜等,占地面积相比于HVDC方案减少63%以上,有效降低数据中心初期建设投资成本及全生命周期投资收益率。产品覆盖500kW至3MW不同容量等级,支持客户深度定制,可实现按需建制、随需扩容。

破解“卡脖子” 市场化落地成本为王!

在解决空间、效率问题后,成本才是用户最关心的问题!数据中心具有技术壁垒高、投入大、成本高的特点,需要在基础设施上尽可能地降低成本和提升效率,以换取市场的青睐。

电力电子技术给人的印象始终是优点众多,而缺点就一个字“贵”!这也是该技术在市场推广中的一大“卡脖子”难题。传统SST发展是立足于电力行业的,拓扑方案也更适用于电力行业。同时受限于进口器件价格、控保技术等原因,价格一直“居高不下”,不适宜在IT行业推广。

西电2.4MW-10kVAC/240DC-SST

“目前,经过公司团队的不懈努力,可以实现压缩SST成本达65%以上,与传统供电方案成本基本一致。”白世军向北极星电力网透露,压减成本其实非常困难。公司研发团队历时一年,针对数据中心供电自身特性进行拓扑迭代,开发出了低成本拓扑方案。同时在开关器件、隔离变等关键部件上进行全方面的国产化替代,并对控保系统做进一步优化,在保证可靠性的同时做足“减法”。

关于“减法”,石松总监进一步补充道,固态变压器的“高频隔离+功率器件”方案,舍弃了传统方案中必备的工频电力变压器、移相变压器等环节,供电链路更简洁,同时实现了模块软开关技术,大幅降低的功率器件的开关损耗,模组化的设计使整机具备冗余能力,降低了维护难度以此实现了供配电系统的高效运行,同时低成本与高拓展的特性可大幅降低创新产品的推广难度,并可根据用户实际需求,轻松选代为各类新能源融合接入的“能源路由器”。

据介绍,目前数据中心电源类企业中,还没有类似产品推出,仅有如西电电力电子等极少数企业可实现市场应用。如今,该产品已经完成“东数西算”数据中心贵安项目一期项目的3台(单台2.4MW)供货,可以预见SST未来在数据中心中将大量被使用,是提高供电效率和数据中心100%使用新能源接入的优质解决方案。

最后,在谈及数据中心未来能源系统思路时,白世军认为,“微电网有望成为数据中心用电最优解。‘东数西算’工程与西电东送、南水北调等工程相同,也将是一个投入规模大、建设周期长的战略性工程。在绿色转型发展趋势下,数据中心的主要任务应是节能降碳为主,未来数据中心的电力来源必然是以新能源为基础,微电网技术非常适合数据中心,可对此展开探索研究。”

未来,随着“源网荷储”之间能量互联互通,新能源的高效、高比例消纳目标的实现。相信SST会在新能源并网、交直流电网互联以及高密度电池接入方面均得到广泛应用,成为推动“源网荷储”一体化、助力构建新型电力系统能量管理枢纽的理想载体。

作者:北极星电力网 Kung

关键词: 数据中心 西电电力电子 固态变压器

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