工信部：2024國家信息化領域節能降碳技術應用指南與案例之二數據中心節能降碳技術高效供配電技術（14頁）.pdf

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1、1國家信息化領域節能降碳技術應用指南與案例（2024 年版）之二：數據中心節能降碳技術（高效供配電技術）（一）智能鋰離子電池后備電源技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于數據中心后備電源系統。2.技術原理及工藝技術原理及工藝該技術采用磷酸鐵鋰電池，可大幅減少電池系統占地面積。三層電池管理（BMS）系統具有主動均流、智能均壓控制功能，支持高倍率放電、新舊電池混合應用、鋰電模塊數量差異化并聯使用，實現簡易擴容，避免過度配置，有效降低總擁有成本（TCO）。系統架構如圖 1 所示。圖 1 智能鋰電管理技術架構圖3.技術功能特性及指標技術功能特性及指標該技術支持新舊電池混用、智能均壓控制，磷酸鐵鋰電芯配

2、套智能 BMS 管理系統。2（1）循環次數 5000 次（50%DOD）；（2）設計壽命 15 年（25，70%EOL）；（3）高倍率放電效率 85%（6C）；（4）不均流度2%。4.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為華為數字能源技術有限公司，應用單位為鵬城實驗室數據中心。該項目為新建項目。數據中心 IT 設備供電架構為雙重電源供電，主要耗能種類為電，末端自動切換，項目要求采用工廠預制、模塊化設計等技術手段，縮短工期。（2）主要技術改造內容：在 0.4 千伏側設置“2N”不間斷電源系統，采用蓄電池作后備電源（后備時間 15 分鐘），保障數據處理用計算機系統持續供電。項目建設周期

3、為 3.5 個月。（3）節能降碳效果及投資回收期：項目按 16 兆伏安供電容量，平均負載率 30%，后備電源系統耗電可降低 20%，年節電量為 601 萬千瓦時，折合年節約標準煤 1863.1 噸，減少二氧化碳排放 4955.8 噸。投資額為 481 萬元，投資回收期為 1 年。3（二）電力模塊技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于數據中心供配電系統。2.技術原理及工藝技術原理及工藝該技術采用一體化集成方案，將變壓器、低壓柜、補償柜、不間斷電源（UPS）柜、輸出饋線柜等進行融合設計，并通過工廠預安裝、預調試，減少配電系統占地，縮短供配電鏈路。系統架構如圖 2 所示。圖 2 電力模塊技術系統架構

4、圖3.技術功能特性及指標技術功能特性及指標可實現全鏈路溫度檢測，低載高溫預警，電容風扇等易損件壽命預測等功能。（1）容量支持 1.25MVA/1.6MVA/2.0MVA/2.5MVA；4（2）鏈路效率 97.8%（智能在線模式）。4.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為華為數字能源技術有限公司，應用單位為山東發展中金數據中心。該項目為新建項目，項目規劃 8 套 2.0 兆伏安電力模塊及 4 套 2.5 兆伏安電力模塊，主要耗能種類為電。（2）主要技術改造內容：實施內容包括安裝電力模塊變壓器、低壓柜、補償柜、UPS柜和饋線柜等。項目建設周期為 7 個月。（3）節能降碳效果及投資回收

5、期：項目綜合年節電量為 434 萬千瓦時，折合年節約標準煤1345.4 噸，減少二氧化碳排放 3578.8 噸。投資額為 1765 萬元，投資回收期為 5 年。5（三）硅橡膠澆注干式變壓器技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于數據中心變壓器。2.技術原理及工藝技術原理及工藝該技術具有絕緣材料不會開裂、不可燃燒、環?？苫厥盏忍卣?。通過減小氣道空氣距離、降低繞組高度、應用低損耗取向硅鋼材料（或非晶鐵芯材料）等措施降低變壓器空載損耗。采用高導熱硅橡膠、新型散熱措施、扁導線等措施降低變壓器負載損耗。其結構示意如圖 3 所示。圖 3 硅橡膠澆注干式變壓器結構示意圖3.技術功能特性及指標技術功能特性及指標

6、6變壓器主絕緣材料采用高安全、高可靠的特種硅橡膠，具有很強的過載能力，可超負荷 50%工作。（1）額定電壓等級 635kV；（2）額定容量 305000kVA；（3）能效優于國標中 1 級能效規定。4.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為悉瑞綠色電氣（蘇州）有限公司，應用單位為武當云谷大數據中心。該項目為新建項目，要求供配電系統具有高安全可靠性及強過載能力。（2）主要技術改造內容：使用一級能效 SJCB 系列硅橡膠澆注變壓器 10 臺，其中SJCB18-2000/10/0.4-NX1 共 8 臺、SJCB18-2500/10/0.4-NX1 共 2臺。項目建設周期為 2 個月。（

7、3）節能降碳效果及投資回收期：每臺 2000 千伏安/10 千伏變壓器每年節電量 1.36 萬千瓦時，每臺 2500 千伏安/10 千伏變壓器每年節電量 1.70 萬千瓦時，該數據中心 10 臺變壓器每年總節電量為 14.3 萬千瓦時，折合年節約標準煤 44.3 噸，減少二氧化碳排放 117.8 噸。投資額為 450 萬元，投資回收期為 3 年7（四）模塊化不間斷電源（UPS）技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于數據中心供配電系統。2.技術原理及工藝技術原理及工藝該技術基于模塊化架構，每個功率模塊（30kW/50kW/100kW）功能獨立，均有獨立的整流器和逆變器單元，可插入不間斷電源機架中

8、獨立工作和并聯工作。具備交錯并聯、智能休眠、智能在線等功能，無間隔切換及諧波主動補償。單機典型場景應用架構如圖 4 所示。圖 4 單機典型場景應用架構圖3.技術功能特性及指標技術功能特性及指標結構更加緊湊，較傳統不間斷電源節省 50%占地，并具備故障預警功能。（1）雙變換模式效率 97%（40%負載率）；8（2）智能在線模式效率 99%。4.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為華為數字能源技術有限公司，應用單位為天津臻云數據中心。項目規劃建設 3 座滿足 T3 等級的數據中心，共 7500 個機柜，其中一期 3000 個機柜，配套建設相應電源系統。（2）主要技術改造內容：采用模塊

9、化不間斷電源，具體型號為 UPS5000-1500k 和UPS5000-500k 模塊化 UPS，配置容量 20 兆伏安。項目建設周期為 2 個月。（3）節能降碳效果及投資回收期：項目系統效率約為 97%，年節電量為 20 萬千瓦時，折合年節約標準煤 62 噸，減少二氧化碳排放 164.9 噸。項目總投資額為6 億元，投資回收期為 3 年。9（五）10kV 交流輸入的直流不間斷電源技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于數據中心供配電系統。2.技術原理及工藝技術原理及工藝該技術采用配電鏈路和整流模塊拓撲兩個維度對傳統不間斷電源系統架構進行優化，減少功率變換環節，實現中壓 10kV交流電輸入后直接

10、轉化為 240V（或 336VC）直流電并輸出，降低供配電系統冗余。技術原理如圖 5 所示。圖 5 10kV 交流輸入的直流不間斷電源技術原理圖3.技術功能特性及指標技術功能特性及指標將供配電鏈路整合為 1 套交流輸入的直流不間斷電源系統，簡化配電鏈路，降低供配電系統冗余。（1）電源模塊最高效率98%；10（2）10%100%負載率下效率97%；（3）電源整機效率97.5%。4.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為阿里云計算有限公司，應用單位為華東某云計算數據中心項目。該項目為新建項目。該數據中心有 1700 個機柜，新建安全可靠的配電系統，主要耗能種類為電。（2）主要技術改造內

11、容：采用 10 千伏交流輸入的直流不間斷電源系統 16 臺，簡化了配電鏈路，提高了鏈路的供電效率。項目建設周期 2 個月。（3）節能降碳效果及投資回收期：項目年節電量 1500 萬千瓦時，折合年節約標準煤 4650 噸，減少二氧化碳排放 1.2 萬噸。以一個 20 兆瓦標準樓為例，投資成本比“2N 高壓直流”方案下降 40%，投資額減少約 1800 萬，投資回收期為 1.5 年。11（六）高頻大功率模塊化不間斷電源（UPS）技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于數據中心供配電系統。2.技術原理及工藝技術原理及工藝該技術采用模塊化設計和控制器局域網（CAN）通信鏈路冗余設計，新型碳化硅（SiC）

12、器件和低磁導率材質電感器件，交錯并聯結構功率因數校正（PFC）電路和中性點鉗位（NPC）三電平逆變電路，可提高產品擴展性能和系統供電可靠性，降低器件及電路損耗，結合高散熱設計及合理器件布局。其技術原理如圖 6 所示。圖 6 高頻大功率模塊化 UPS 技術原理圖3.技術功能特性及指標技術功能特性及指標具備智能休眠、無功補償、儲備一體等功能，整機可在 40環境下持續滿載運行，過載表現優異。（1）單機容量 1.2MW，最高可支持 8 臺并機；（2）雙變換模式效率 97.1%；12（3）高級經濟（HECO）模式效率 99%。4.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為深圳科士達科技股份有限公

13、司，應用單位為中國移動河南數據中心。該項目為新建項目。項目要建設數據中心相應的配電系統，要求供配電系統為機房提供安全、可靠、穩定的不間斷電源。（2）主要技術改造內容：采用43套 YMK3300系列400千伏模塊化不間斷電源為數據中心提供不間斷電源。項目建設周期 2 個月。（3）節能降碳效果及投資回收期：項目年節電量為 163.5 萬千瓦時，折合年節約標準煤 506.9噸，減少二氧化碳排放 1348.4 噸。投資額為 560 萬元，投資回收期為 4.7 年。13（七）智能融合電力模塊技術1.技術適用范圍技術適用范圍適用于數據中心供配電系統。2.技術原理及工藝技術原理及工藝該技術將傳統供配電系統進

14、行整合優化，通過智能管理平臺進行管理。系統核心電源部分采用在線節能補償運行模式時，由市電與不間斷電源（UPS）聯合供電，負載通過不間斷電源（UPS）靜態開關從市電獲取所需有功功率，從不間斷電源（UPS）逆變器獲取所需無功功率。技術原理如圖 7 所示。圖 7 智能融合電力模塊技術原理圖3.技術功能特性及指標技術功能特性及指標集成供配電系統、饋電系統、監控管理系統，可節省占地面積 30%以上，鏈路效率提升 3%。（1）運行效率（在線節能補償運行模式）99.5%；（2）可實現市電旁路 0 毫秒無縫切換。144.應用案例應用案例（1）項目基本情況：技術提供單位為先控捷聯電氣股份有限公司，應用單位為建投遵化熱電有限責任公司分布式大數據中心。該項目為新建項目。數據中心總機柜數量 1089 架，單機架功耗為 4.4 千瓦，配套建設相應配電系統。（2）主要技術改造內容：采用一體化中壓直供交流不間斷供配電系統和智能融合電力模塊技術，供配電系統采用 7 套（6 套 2 兆瓦，1 套 1 兆瓦）智能融合電力模塊技術產品。項目建設周期為 14 天。（3）節能降碳效果及投資回收期：項目按照平均負載率 90%計算，年節電量 389 萬千瓦時，折合年節約標準煤 1205.9 噸，減少二氧化碳排放 3207.7 噸。投資額為 1800 萬元，投資回收期為 5 年。