智能電網技術在云計算數據中心的應用

標簽：智能電網 云計算 配電網

智能電網是當今世界能源產業(yè)發(fā)展變革的最新動向，體現了社會的進步，代表著電網未來發(fā)展的方向。普遍認為，未來的電網應該具備高效、清潔、安全、可靠、交互等特征。智能電網應該“更堅強，更智能”。

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

智能電網作為未來電網發(fā)展的愿景，其自身必然對技術的發(fā)展具有指導和引領作用，其技術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(guī)劃設計，與其相關的主要應該是配電和用電兩個方面。是否可以將智能電網的配電和用電技術用于云計算數據機房的規(guī)劃設計中，實現更優(yōu)化的云計算數據中心機房呢?

一、 智能電網新型配電技術的應用

未來的配電技術必須具有如下特點：網絡快速自愈、抗擾動能力強、提供優(yōu)質電力、與用戶互動等。這些智能電網配電技術都會促進云計算數據機房的供電系統更加安全可靠。

1、同步開斷技術

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。目前的高壓開關大都是機械開關，開斷時間長、分散性大。這種慢過程的機械開斷容易引起操作過電壓，加速設備老化或者直接損害設備。同步開斷，又稱智能開關，是在電壓或電流的指定相位完成電路的斷開或閉合。采用電子開關取代機械開關，在理論上應用同步開斷技術可完全避免電力系統的操作過電壓。這樣，由操作過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

由于云計算數據中心的規(guī)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，開關及用戶設備將是無法承受的。隨著電力電子技術、超導技術等的發(fā)展，限制短路電流已成為可能，這就依賴于故障電流限制器(FaultCurrentLimiter,FCL)的研制和開發(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、主動配電網技術

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

4、儲能技術

儲能技術已被視為電網運行過程中的重要組成部分。系統中引入儲能環(huán)節(jié)后，可以有效地實現需求側管理，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(wěn)定性、調整頻率、補償負荷波動的一種手段。

儲能技術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差。現有的電能存儲方式主要可分為機械儲能、化學儲能、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、 智能電網新型用電技術的應用

在智能電網的框架下，需要新型用電技術提高電力需求彈性，提升電力需求側管理的智能化水平，幫助電力用戶與智能電網進行互動，實現云計算數據中心更加方便、高效、經濟、環(huán)保的管理用電。

1、先進傳感器技術

未來的數據中心傳感器將更加智能化，功能將逐步融合。風、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評估。

2、先進用電監(jiān)控技術

用電監(jiān)控技術分為兩個層面：用電監(jiān)測技術和用電控制技術。新型用電監(jiān)測技術對用戶的電力消費信息進行動態(tài)的準實時監(jiān)測，幫助用戶了解自身的詳細用電信息，以指導用戶優(yōu)化系統的用電行為。新型用電控制技術在信息獲取的基礎上，結合用戶的用電需要，對整個數據中心用電系統進行自動控制，實現電能更合理的分配。

三、小結

智能電網發(fā)展方向已不僅僅是本行業(yè)、本領域的需求反應，更是各行各業(yè)共同作用的結果，智能電網的發(fā)展取決于其中各個環(huán)節(jié)的關鍵前沿技術的突破和應用，也必然會推動相關技術的發(fā)展和推廣。

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

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