绿色数据中心直流供电系统的运行控制

doi:10.3969/j.issn.1000－7229.2016.10.005

摘要/Abstract

摘要： 为了节能环保，减少数据中心机房建设成本，将新能源引入供电系统，形成绿色数据中心供电系统。介绍了现有的数据中心供电方式，分析了传统供电方式的不足。设计了含光伏发电、储能装置、交流电网、负荷的数据中心直流供电系统。根据母线电压稳定控制，将系统的运行划分为8种工作模式，结合系统运行模式和本地信息对各变换器进行相应控制，针对绿色数据中心直流供电系统提出相应的能量控制策略，协调控制系统的有功功率，保证系统供电可靠性。在Matlab/Simulink软件中分别对系统在并网和孤岛运行状态下构建了仿真模型，仿真结果验证了上述控制策略的可行性。

关键词: 绿色数据中心, 直流供电, 节能, 协调控制, 可靠性

Abstract: To save energy and protect environment and reduce the apparatus room construction cost of data center, this paper introduces new energy into the power supply system and establishes the power supply system of green data center. This paper introduces the existing data center power supply modes, analyzes the deficiency of the traditional power supply mode, and designs DC power supply system of data center including PV generation, energy storage device, AC grid and load. On the basis of bus voltage stability control, the system operation is divided into eight operating modes to control the corresponding converter according to system operating mode and local information. This paper proposes the energy control strategy for the DC power supply system of green data center, which can ensure the reliability of power supply by coordinating and controlling the active power. Via Matlab/Simulink software, the simulation models of system are built respectively under grid-connection and grid-disconnection operations, the result of which verifies the feasibility of the proposes control strategy.

Key words: green data center, DC power supply, energy saving, coordinated control, reliability

中图分类号:

TM 71

孟明，卢玉舟，陈世超. 绿色数据中心直流供电系统的运行控制[J]. 电力建设, 2016, 37(10): 33-.

MENG Ming, LU Yuzhou, CHEN Shichao. Operation Control of DC Power Supply System in Green Data Center[J]. Electric Power Construction, 2016, 37(10): 33-.

参考文献

［1］尹忠东.数据中心直流供电系统［J］.电气时代，2014(4)：36-39. ［2］李红军，姜世公，王云飞，等.柔性直流配电网电压等级选择与数据中心工程设计实践［J］.电力建设，2016，37（5）：138-145. LI Hongjun，JIANG Shiyun，WANG Yunfei，et al.Voltage selection of VSC-DC distribution network and project design application on data center［J］.Electric Power Construction，2016，37（5）：138-145. ［3］陈月琴，鲍宁远，斯利.数据中心的市电和不间断电源双直供模式探析［J］.电信快报，2013(10)：28-30. ［4］陈建东.数据中心供配电系统的冗余设计与分析［J］.电子技术与软件工程，2013(15)：114-115. ［5］魏华，衣斌，柳蕊.数据中心高压直流供电架构的优化研究［J］.通信电源技术，2014，31(3)：78-82. WEI Hua，YI Bin，LIU Rui.Research on the optimization of the high voltage DC power supply architecture in data center［J］.Telecom Power Technology，2014，31(3)：78-82. ［6］赵广超，潘立福，吴向阳，等.240 V直流供电系统在数据中心的应用研究［J］.通信电源技术，2013，30(4)：19-21. ZHAO Guangchao，PAN Lifu，WU Xiangyang，et al.Research on the application of 240 V DC power supply system in data center［J］.Telecom Power Technology，2013，30(4)：19-21. ［7］张碧涵，尹忠东，赵海森.低压直流供电系统的电能质量综合评估［J］.电力建设，2016，37（5）：125-131. ZHANG Bihan，YIN Zhongdong，ZHAO Haisen. Power quality comprehensive evaluation for low-voltage DC power distribution system［J］.Electric Power Construction，2016，37（5）：125-131. ［8］BRYAN J，DUKE R，ROUND S.Decentralized generator scheduling in a nanogrid using DC bus signaling［C］//2004 IEEE Power Engineering Society General Meeting.IEEE，2004：977-982. ［9］SCHONBERGERSCHONBERGER J，DUKE R，ROUND S D.DC-bus signaling：a distributed control strategy for a hybrid renewable nangrid［J］.IEEE Transactionson Industrial Electronics，2006，53(5)：1453-1460. ［10］MARTINO M，QUINONES Y F，RABONI P，et al.Intelligentcontrol for a DC micro-grid system［C］//2012 47th International Universities Power Engineering Conference（UPEC）.London：IEEE，2012：1-5. ［11］王毅，张丽荣，李和明，等.风电直流微网的电压分层协调控制［J］.中国电机工程学报，2013，33(4)：16-24. WANG Yi，ZHANG Lirong，LI Heming，et al.Hierarchical coordinated control of wind turbine-based DC microgrid［J］.Proceedings of the CSEE，2013，33(4)：16-24. ［12］周志敏，纪爱华.数据中心UPS供电系统设计与故障处理［M］.北京：电子工业出版社，2012：46-74. ［13］朱雄世.国外数据通信设备高压直流供电新系统（下）［J］.邮电设计技术，2009(5)：66-70. ZHU Xiongshi.New high voltage direct current power supply system for data communication equipment abroad（part two）［J］.Designing Techniques of Posts and Telecommunications，2009(5)：66-70. ［14］朱雄世.国外数据通信设备高压直流供电新系统（上）［J］.邮电设计技术，2009(4)：67-70. ZHU Xiongshi.New high voltage direct current power supply system for data communication equipment abroad（part one）［J］.Designing Techniques of Posts and Telecommunications，2009(4)：67-70. ［15］PRATT A，KUMAR P，ALDRIDGE T.Evaiuation of 400 V DC distribution in telco and data centers to improve energy efficiency［C］//INTELEC 07-29th International Telecommunications Energy Conference. Rome，Italy：IEEE，2007：32-39. ［16］KIM D H，YU T,KIM H，et al.300 V DC feed system for Internet data center［C］//2011 IEEE 8th International Conference on Power Electronics and ECCE Asia（ICPE&ECCE）. IEEE，2011：2352-2358. ［17］AKERLUND J，AF GENNAS C B，OHLSSON G, et al. One year operationof a 9 kW HVDC UPS 350 V at Gnesta Municipality data center［C］//INTELEC07-29th International Telecommunications Energy Conference. Rome，Italy：IEEE，2007：40-45. ［18］刘家赢，韩肖清，王磊，等.直流微电网运行控制策略［J］.电网技术，2014，38(9)：2356-2362. LIU Jiayin，HAN Xiaoqing，WANG Lei，et al.Operation and control strategy of DC microgrid［J］.Power System Technology，2014，38(9)：2356-2362. ［19］王皓界，韩民晓，孔启祥.交直流混合微电网储能DC/DC及接口换流器协调控制［J］.电力建设，2016，37（5）：50-56. WANG Haojie，HAN Minxiao，KONG Qixiang.Coordinated control of energy storage DC/DC and interface converter in AC/DC hybrid microgrid［J］.Electric Power Construction，2016，37（5）：50-56.

[1]	沈宝兴，林琳，董倩，唐璁，江守其，辛业春. MMC-HVDC孤岛供电系统交流故障穿越协调控制策略[J]. 电力建设, 2020, 41(6): 93-99.
[2]	高崇，曾广璇，张俊潇，曹华珍，唐俊熙，余涛. 基于成功流法的配电信息物理系统可靠性评估[J]. 电力建设, 2020, 41(5): 58-65.
[3]	郇嘉嘉，肖勇，陆文升，刘洪，彭家颖，潘险险，李吉峰. 基于复杂网络理论的区域综合能源系统可靠性评估[J]. 电力建设, 2020, 41(4): 1-9.
[4]	邬宏伟，潘杰锋，葛少云，方云辉，李吉峰. 考虑多元信息扰动的新一代信息能源系统供能可靠性分析[J]. 电力建设, 2020, 41(3): 3-12.
[5]	廖家齐，钱科军，方华亮，周承科，徐彦. 基于泛在电力物联网的电动汽车充电站运维关键技术[J]. 电力建设, 2019, 40(9): 20-26.
[6]	宫建锋，曹雨晨，胡志冰，陈星屹，葛鹏江，张鹏. 基于改进遗传算法的工业园区综合能源系统能量管理方法[J]. 电力建设, 2019, 40(8): 51-58.
[7]	张金华，田少美，张桂婷，张强，刘海，张保健，刘玉龙. 基于用户需求精确建模的乡村清洁供能系统可靠性评估[J]. 电力建设, 2019, 40(8): 93-102.
[8]	孙雨潇，朱俊澎，袁越. 基于动态孤岛混合整数线性规划模型的主动配电网可靠性分析[J]. 电力建设, 2019, 40(5): 90-97.
[9]	陈嘉敏，徐永海，张雪垠. 基于电动汽车V2G响应能力的储能容量配置方法[J]. 电力建设, 2019, 40(3): 34-41.
[10]	阮闯，江道灼，朱乃璇，杨轶凡，陈杰涛. 蜂巢状有源配电网拓扑及其可靠性评估[J]. 电力建设, 2019, 40(3): 77-84.
[11]	刘中原，王维庆，王海云，袁成玉，王亮，李永钦，丁文彬. 基于VSG技术的VSC-HVDC输电系统受端换流器控制策略[J]. 电力建设, 2019, 40(2): 100-.
[12]	蔡鹏飞，杨秀，李泰杰，方陈，张勇. 基于改进聚类融合的办公型建筑用电行为分析[J]. 电力建设, 2019, 40(1): 60-67.
[13]	孟明，朱国林，魏怡. 基于最优潮流的交直流配电网分层控制策略[J]. 电力建设, 2018, 39(8): 94-101.
[14]	田艳军, 陈波，王毅，王慧，魏石磊. DC/DC与DC/AC级联变流器阻抗协调控制策略[J]. 电力建设, 2018, 39(7): 64-73.
[15]	韩宇, 彭克，王敬华，徐丙垠，李俊格，赵曰浩. 多能协同综合能源系统协调控制关键技术研究现状与展望[J]. 电力建设, 2018, 39(12): 81-87.