智能電網(wǎng)技術(shù)在云計算數據中心的應用

標簽：智能電網(wǎng) 云計算 配電網(wǎng)

智能電網(wǎng)是當今世界能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革的最新動(dòng)向，體現了社會(huì )的進(jìn)步，代表著(zhù)電網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的方向。普遍認為，未來(lái)的電網(wǎng)應該具備高效、清潔、安全、可靠、交互等特征。智能電網(wǎng)應該“更堅強，更智能”。

根據各國對智能電網(wǎng)的研究與總結，智能電網(wǎng)應該具備以下幾個(gè)方面的特性：需要具有自愈能力、具有高可靠性、資產(chǎn)優(yōu)化管理、經(jīng)濟高效、與用戶(hù)友好互動(dòng)、兼容大量分布式電源的接入。

智能電網(wǎng)作為未來(lái)電網(wǎng)發(fā)展的愿景，其自身必然對技術(shù)的發(fā)展具有指導和引領(lǐng)作用，其技術(shù)涉及到電力系統的發(fā)、輸、變、配、用電等方面。

針對云計算數據機房的規劃設計，與其相關(guān)的主要應該是配電和用電兩個(gè)方面。是否可以將智能電網(wǎng)的配電和用電技術(shù)用于云計算數據機房的規劃設計中，實(shí)現更優(yōu)化的云計算數據中心機房呢?

一、 智能電網(wǎng)新型配電技術(shù)的應用

未來(lái)的配電技術(shù)必須具有如下特點(diǎn)：網(wǎng)絡(luò )快速自愈、抗擾動(dòng)能力強、提供優(yōu)質(zhì)電力、與用戶(hù)互動(dòng)等。這些智能電網(wǎng)配電技術(shù)都會(huì )促進(jìn)云計算數據機房的供電系統更加安全可靠。

1、同步開(kāi)斷技術(shù)

云計算數據中心機房中，由于電力需求量大，常涉及到高壓供電。目前的高壓開(kāi)關(guān)大都是機械開(kāi)關(guān)，開(kāi)斷時(shí)間長(cháng)、分散性大。這種慢過(guò)程的機械開(kāi)斷容易引起操作過(guò)電壓，加速設備老化或者直接損害設備。同步開(kāi)斷，又稱(chēng)智能開(kāi)關(guān)，是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開(kāi)或閉合。采用電子開(kāi)關(guān)取代機械開(kāi)關(guān)，在理論上應用同步開(kāi)斷技術(shù)可完全避免電力系統的操作過(guò)電壓。這樣，由操作過(guò)電壓決定的電力設備絕緣水平可大幅度降低，由于操作引起設備(包括斷路器本身)的損壞也可大大減少。

2、故障電流限制技術(shù)

由于云計算數據中心的規模，數據中心的用電電流是很大的，短路電流也呈日益增大的趨勢，如果不采取有效的抑制短路電流的措施，一旦發(fā)生短路故障，開(kāi)關(guān)及用戶(hù)設備將是無(wú)法承受的。隨著(zhù)電力電子技術(shù)、超導技術(shù)等的發(fā)展，限制短路電流已成為可能，這就依賴(lài)于故障電流限制器(FaultCurrentLimiter,FCL)的研制和開(kāi)發(fā)。國外對超導FCL和電力電子FLC研究較多，這可以在云計算數據中心中借鑒和應用。

3、主動(dòng)配電網(wǎng)技術(shù)

未來(lái)“主動(dòng)配電網(wǎng)”可能采取類(lèi)似英特網(wǎng)的形式，即分布式?jīng)Q策和雙向潮流。在遍布全系統的所有節點(diǎn)上都將有控制設備。主動(dòng)配電網(wǎng)的功能是將電源和用戶(hù)需求有效連接起來(lái)，允許雙方共同決定如何最好地實(shí)時(shí)運行。要達到這一要求，控制水平要遠高于目前配電網(wǎng)的水平。這包括潮流評估、有競爭力的電壓控制和保護技術(shù)，以及比目前配電網(wǎng)擁有更多的傳感器和自動(dòng)裝置的新型通信控制系統等，實(shí)現云計算數據中心供電系統的主動(dòng)預警，負載均衡和三相平衡等。

4、儲能技術(shù)

儲能技術(shù)已被視為電網(wǎng)運行過(guò)程中的重要組成部分。系統中引入儲能環(huán)節后，可以有效地實(shí)現需求側管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負荷，不僅可以更有效地利用電力設備，降低供電成本，也可作為提高系統運行穩定性、調整頻率、補償負荷波動(dòng)的一種手段。

儲能技術(shù)可用于云計算數據中心的應急供電狀況，以及充分利用當地的峰谷電價(jià)差?，F有的電能存儲方式主要可分為機械儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能和相變儲能等。超導儲能由于超導體電流大，能量密度高，存取快速，可作為理想的電磁能儲藏器，超導材料臨界溫度低一直是超導儲能應用的限制因素，目前直接冷卻超導儲能(HTc-SMES)的研究受到了美日等國的高度重視，但絕大部分超導儲能裝置為低溫超導儲能系統。

二、 智能電網(wǎng)新型用電技術(shù)的應用

在智能電網(wǎng)的框架下，需要新型用電技術(shù)提高電力需求彈性，提升電力需求側管理的智能化水平，幫助電力用戶(hù)與智能電網(wǎng)進(jìn)行互動(dòng)，實(shí)現云計算數據中心更加方便、高效、經(jīng)濟、環(huán)保的管理用電。

1、先進(jìn)傳感器技術(shù)

未來(lái)的數據中心傳感器將更加智能化，功能將逐步融合。風(fēng)、火、水、電、氣、溫度、濕度、煙霧、二氧化碳等都是傳感器的采集對象。傳感器不僅可以分析和提取數據中心環(huán)境的特征數據，而且可以和特定的數據管理分析系統進(jìn)行信息交互，可以對數據中心的日常數據、整體效能和環(huán)境指數提供整體分析和科學(xué)評估。

2、先進(jìn)用電監控技術(shù)

用電監控技術(shù)分為兩個(gè)層面：用電監測技術(shù)和用電控制技術(shù)。新型用電監測技術(shù)對用戶(hù)的電力消費信息進(jìn)行動(dòng)態(tài)的準實(shí)時(shí)監測，幫助用戶(hù)了解自身的詳細用電信息，以指導用戶(hù)優(yōu)化系統的用電行為。新型用電控制技術(shù)在信息獲取的基礎上，結合用戶(hù)的用電需要，對整個(gè)數據中心用電系統進(jìn)行自動(dòng)控制，實(shí)現電能更合理的分配。

三、小結

智能電網(wǎng)發(fā)展方向已不僅僅是本行業(yè)、本領(lǐng)域的需求反應，更是各行各業(yè)共同作用的結果，智能電網(wǎng)的發(fā)展取決于其中各個(gè)環(huán)節的關(guān)鍵前沿技術(shù)的突破和應用，也必然會(huì )推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和推廣。

供電系統是云計算數據中心機房的關(guān)鍵系統之一，屬于數據機房易于發(fā)生“短板”的系統。上述只能電網(wǎng)技術(shù)在云計算數據中心機房的恰當應用，可有效推進(jìn)供電系統往“長(cháng)板”方向發(fā)展。

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