數(shù)據(jù)中心站依托柔性直流配電智能調(diào)配電能，泛在物聯(lián)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化能源的合理利用。同時，柔性直流配電系統(tǒng)作為“能源流”的物理載體，為邊緣化的分散式數(shù)據(jù)中心站提供一種新型、高效的動力保障，減少電能變換能量損耗，提高用能效率。

眾所周知，這些年對于數(shù)據(jù)中心PUE的要求是越來越嚴(yán)，從1.5到1,4,再到1.3。隨著北京，上海，廣州等一線城市新政的不斷出臺，一方面折射出了這些城市對數(shù)據(jù)中心的高能耗已經(jīng)到了容忍極限，另一方面也間接為周邊地區(qū)催生了新的經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。甚至可能會在不久的將來深刻改變產(chǎn)業(yè)格局。經(jīng)濟(jì)的發(fā)展是必然的，資源條件的約束也是現(xiàn)實(shí)的，理性分析未來數(shù)據(jù)中心的建設(shè)趨勢，改變我們傳統(tǒng)與固有的思路，是解決問題的途徑。

一、數(shù)據(jù)中心由集中式向分散式布置的趨勢

隨著計算機(jī)系統(tǒng)規(guī)模變得越來越大，將所有業(yè)務(wù)單元集中部署在一個或者若干個大型機(jī)上的體系結(jié)構(gòu)物，已經(jīng)越來越不能滿足當(dāng)今計算機(jī)系統(tǒng)，尤其是大型互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的快速發(fā)展，各種靈活多變的系統(tǒng)架構(gòu)模型層出不窮。同時，隨著微型計算機(jī)的出現(xiàn)，越來越多廉價的PC機(jī)成為了各大IT企業(yè)架構(gòu)的首選，分布式的處理方式越來越受到業(yè)界的青睞----計算機(jī)系統(tǒng)正在經(jīng)歷一場前所未有的從集中式到分布式架構(gòu)的變革。

分布式數(shù)據(jù)中心，在這幾年概念很火。簡單的定義，分布式數(shù)據(jù)中心。就是說，多個數(shù)據(jù)中心，處于不同的地理位置，然后可以實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一管理，無視地理位置的間隔。其實(shí)，更多的時候，這個會被稱作為，分布式云數(shù)據(jù)中心。

眾所周知，目前國內(nèi)運(yùn)營超過5年的以上的數(shù)據(jù)中心，PUE基本上都在2.0以上。有些新建的數(shù)據(jù)中心，能夠達(dá)到1.5以下，或者1.3，但是其中有些可能含有水分，受能耗制約，大型的數(shù)據(jù)中心的供電容量申請及運(yùn)營監(jiān)管會越來越嚴(yán)格，數(shù)據(jù)中心化整為零，在物理上分散布置，適應(yīng)當(dāng)前數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展的主流趨勢毋庸置疑。

二、數(shù)據(jù)中心由交流向直流過渡的趨勢

隨著數(shù)據(jù)中心能耗問題的凸顯，現(xiàn)行的交流供電方式會使今后的耗電量劇增，越來越多的人開始轉(zhuǎn)而投向直流和高壓直流的供電方式。相信將來會出現(xiàn)交流、直流長期共存的局面。

在數(shù)據(jù)中心到底應(yīng)該采用交流還是直流供電一直備受爭議，實(shí)際在數(shù)據(jù)中心也是兩種供電方式都存在，一般的高端設(shè)備也都支持兩種方式供電，在傳統(tǒng)的運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)有不少需要-48V直流供電的設(shè)備，這樣就需要將交流電轉(zhuǎn)換為直流電，轉(zhuǎn)換的過程仍然必不可少。有些數(shù)據(jù)中心最開始就是以直流電供應(yīng)型設(shè)備發(fā)展建立起來的，這樣整體設(shè)備供電只需要從電網(wǎng)做一次轉(zhuǎn)換，效率將變得很高。

無論是交流供電還是直流供電，都有優(yōu)缺點(diǎn)。經(jīng)過了近期永無休止的爭論，出現(xiàn)了一種折衷的方式，即高壓直流供電。高壓直流供電既電能損耗小，又沒有易受干擾的問題，似乎是兩種方式爭論的折中結(jié)果。隨著數(shù)據(jù)中心能耗壓力越來越大，必將進(jìn)一步推動高壓直流的普及。

三、數(shù)據(jù)中心及配套供電的建設(shè)采用模塊化建設(shè)的趨勢

模塊化數(shù)據(jù)中心漸成趨勢，設(shè)備廠商必須整合。這個整合分為數(shù)據(jù)中心的機(jī)柜及底層構(gòu)架上的模塊化，建構(gòu)筑及其附屬機(jī)電設(shè)備的模塊化，供電方式及產(chǎn)品的模塊化。

一線城市對于數(shù)據(jù)中心PUE的“緊箍咒”越來越狠。要想符合要求，首先就得規(guī)劃并優(yōu)化好建設(shè)方式，采用微模塊或者說密閉通道+近端制冷的方式來建設(shè)數(shù)據(jù)中心就是從底層架構(gòu)上降低PUE的舉措。這對于行業(yè)的引導(dǎo)，也會產(chǎn)生重要的影響。

借鑒國內(nèi)近年推行的裝配式建筑的理念，對機(jī)房的建設(shè)采用組合裝配式結(jié)構(gòu)，采用工廠化生產(chǎn)，機(jī)械化施工，盡量減少現(xiàn)場的濕作業(yè)，有利于科學(xué)管理和文明施工，加快建設(shè)速度。

以中國西電集團(tuán)開發(fā)的柔性直流配電系統(tǒng)為例，將整個數(shù)據(jù)中心供配電系統(tǒng)中10kV開閉所、能量管理裝置、±10kV斷路器、交直流低壓開關(guān)及二次設(shè)備等均采用模塊化預(yù)制艙式組合設(shè)備，標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計、工廠化加工、模塊化建設(shè)。具有節(jié)省土地占用、環(huán)境友好、布置靈活等特點(diǎn)。

四、柔性直流配電是在泛在物聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下的重要應(yīng)用場景

國網(wǎng)公司在2019年公司兩會上確立了建設(shè)世界一流能源互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)的目標(biāo)，提出了“三型兩網(wǎng)”的戰(zhàn)略新思路，打造具備樞紐型、平臺型、共享型特征的現(xiàn)代企業(yè)，并充分應(yīng)用移動互聯(lián)、人工智能等現(xiàn)代信息技術(shù)和先進(jìn)通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)萬物互聯(lián)、人機(jī)交互，打造狀態(tài)全面感知、信息高效處理、應(yīng)用便捷靈活的泛在電力物聯(lián)網(wǎng)。

泛在電力物聯(lián)網(wǎng)將與有關(guān)行業(yè)和專業(yè)共同構(gòu)成能源流、業(yè)務(wù)流、數(shù)據(jù)流“三流合一”的綜合能源互聯(lián)網(wǎng)。泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)必將催生出以電能為核心的更廣泛的能源互聯(lián)、以新型能源服務(wù)為核心的業(yè)務(wù)重構(gòu)，以及以合作共贏為理念的能源產(chǎn)消新生態(tài)。

國網(wǎng)2019一號文件中提出：研究探索利用變電站資源建設(shè)運(yùn)營充換電（儲能）站和數(shù)據(jù)中心站的新模式。三站合一作為建設(shè)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的重要方向之一，利用變電站資源整合充換電（儲能）站和數(shù)據(jù)中心站的“三站合一”新模式是泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的一種典型應(yīng)用場景，這種模式下，數(shù)據(jù)中心站距離電源近，儲能系統(tǒng)靈活、可控的為數(shù)據(jù)中心提供持續(xù)、可靠的后備電源。以能量路由器為樞紐的柔性直流輸配電系統(tǒng)可作為三站間的連接器，高效的連接變電站、儲能站、數(shù)據(jù)中心站，實(shí)現(xiàn)由清潔能源至直流負(fù)荷的高效傳輸，網(wǎng)荷儲協(xié)同供電。

五、柔性直流配電是未來數(shù)據(jù)中心建設(shè)的發(fā)展方向

柔性直流輸配電技術(shù)是一種基于電壓源型換流器的新型直流輸電技術(shù)，其具有有功、無功獨(dú)立控制能力，容易實(shí)現(xiàn)潮流反轉(zhuǎn)，響應(yīng)速度快。柔性直流輸配電系統(tǒng)直接用直流電壓對負(fù)載供電，以上問題迎刃而解，同時也解決了分布式電源、儲能系統(tǒng)和多元化交直流負(fù)荷的高效穩(wěn)定接入，使配電網(wǎng)從靜態(tài)運(yùn)行結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)殪`活的、可主動運(yùn)行的“智能”結(jié)構(gòu)，從而為數(shù)據(jù)中心提供穩(wěn)定的、高質(zhì)量的電能，提高可再生能源消納能力。此外，由于沒有交流電源振幅、頻率、相位等同步要求，并機(jī)擴(kuò)容也更為簡單。

傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心供能主要依靠雙總線 UPS 供電系統(tǒng)，備用電池要經(jīng)過UPS設(shè)備中最薄弱環(huán)節(jié)—逆變器才能向負(fù)載供電，使得UPS系統(tǒng)必須兩次變換能源、負(fù)載和UPS本身兩個諧波源使系統(tǒng)過于復(fù)雜和臃腫、效率低下、可靠性不高。

依托國網(wǎng)泛在電力物聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)思路，結(jié)合未來直流在分散數(shù)據(jù)中心的建設(shè)與發(fā)展趨勢，采用“三站合一”的智能化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)中心的供電，是一種新的嘗試。數(shù)據(jù)中心站依托柔性直流配電智能調(diào)配電能，泛在物聯(lián)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化能源的合理利用。同時，柔性直流配電系統(tǒng)作為“能源流”的物理載體，為邊緣化的分散式數(shù)據(jù)中心站提供一種新型、高效的動力保障，減少電能變換能量損耗，提高用能效率。

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