数据中心可再生能源和余热利用现状
发布时间：2022-01-17 18:14
<正>1前言数据中心是容纳计算机系统和相关组件（如电信和存储系统）的设施,一般包括备用电源、冗余数据通信连接、环境控制（如空调、消防）和各种安全设备。在过去几年里,许多国家正在经历数据中心数量和规模的快速扩张,以满足其互联网、云计算、以及新兴的边缘计算和雾计算的需求。同时,5G技术的兴起使得数据中心（基站）的数量急剧增加,5G基站数量将是4G基站的三倍以上,且平均功耗是4G的3倍左右。由于数据中心信息技术设备密度高,同时需要一年365天、一天24h （共8760h）不间断运行,在运行期间IT设备需要消耗大量的电能。
【文章来源】：智能建筑. 2020,(05)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图１太阳能光伏发电系统??用，苹果公司在北卡罗莱纳州建立的数据中心采用太阳保设计，且已获得美国绿色建筑委员会的认证
遽Ｔ＊Ｆ??ＩＮＱＵ??巨题搦畀??ＰＩＣ??ＩＲＹ??＼ｓ??生物质能电??直接燃烧??气化发电??沼气发电??煤混燃发电??直接气化发电?直接混燃发电?气化混燃发电??图１０生物质能利用系统??中心选择核电作为电量供给方式，为其提供８０ＭＷ的电量。在我??国，京东云华东数据中心就选择将在年发电量１４０亿度的田湾核电??站的高压走廊，能源及电力供应充足。目前中国大陆到２０２０年达??到５８ＧＷｅ的容量，还有３０ＧＷｅ在建，因此未来核电在数据中心电??力供给中可以优先考虑。??２．６生物质能在数据中心的运用??生物质能主要是利用有机垃圾、秸秆、水、人畜粪便，通过厌??氧消化产生可燃气体甲烷，也可以采用垃圾焚烧发电，供生活、??生产之用。生物质能产生的燃料可用于数据中心发电系统中的驱??动燃料，生物质能利用系统如图１０所示。??２０１１年美国建设了以牛场粪便为能源的生物质能发电厂，为??数据中心提供１ＭＷ的电量及以生物固体和城市废物为原料为数据??中心提供５０ＭＷ电量，该数据中心能１００％利用生物固体和城市垃??圾提供的可再生能源，但生物质发电会产生污染物排放。生物质??能产生的甲烷也可以作为燃料电池的原料为数据中心提供电能。??目前我国各地都已建立起垃圾发电厂，为我国在数据中心生物质??能利用方面提供了基矗??表１典型水冷式数据中心热源及流量汇总??参数??值??服务器供水温度??２０￣６０弋（标准Ｉ?７０￣７５弋（最大）??服务器流出温度??２￣５％服务器温度升高??每架的水流速率为??５？１０?ＧＰＭ??从水到盖子的温差ＡＴ??５￣１８弋??缓冲换热器流量??５－１０?ＧＰＭ??缓冲热
＾ＴＳＰＩＣ??ＩＮＱＵＩＲＹ??若题蓀究??＼ｓ??．卨压汽轮机??图１４数据中心余热蒸汽发电利用系统??ＨＦＣ１３４ａ、丁烷和戊烷，如图１５所??示。数据中心热水余热可以在蒸发器??中加热有机工质，使之变为蒸汽，进??入汽轮机中做功。通常需要６６°Ｃ以上??的热水。??３．３余热吸收式制冷系统??吸收式制冷是利用工质特殊的物??化特性，通过一种物质对另一种物质??的吸收和释放产生物质的状态变化，??从而伴随吸热和放热过程，常用于余??热制冷等节能系统和冷热电三联供系??统中。对于温度超过７０°Ｃ的热水，可??以被用来作为溴化锂吸收式制冷系统??的驱动热源。研究显示，采用余热－溴化锂制冷系统??的超算中心在各个季节的节能效果都很显著，与原始冷??却系统相比，新型冷却系统的总功耗降低了?４８％左右，??数据中心ＰＵＥ在一年四季都能保持在１．５以下，如图１６??所示。??此外，采用冷热电三联供可以显著提高数据中心??能源利用效率，降低数据中心ｃｏ２排放。例如，中石??油数据中心采用冷热电三联供为数据中心和办公场所??提供电量、制冷和供暖，使得数据中心整体能源效率??达到８０％以上，年减少Ｃ０２排放６．０８万吨和Ｓ０２排放??０．５２万吨。??３．４余热海水淡化利用??数据中心的余热热水可以用于驱动海水淡化，通??过多级蒸馏从海水中生产净水。系统驱动热源需要??ｒ??余热温度大于６６Ｃ??加热器??蒸发器??冷凝器??－咖??汽轮机??Ｓｔｅａｍ?ａｔ?１?｜??电??污水??图１５数据中心余热有机工质朗肯循环发电系统??冷凝?净化水??图１７数据中心余热海水淡化系统??
【参考文献】：
期刊论文
[1]“软硬兼施” 设备厂商能否消灭5G功耗“拦路虎”？[J]. 程琳琳. 通信世界. 2019(26)
[2]燃料电池分布式供能技术发展现状与展望[J]. 曾洪瑜,史翊翔,蔡宁生. 发电技术. 2018(02)
[3]海洋能发电技术发展现状及发展路线图[J]. 张雅洁,赵强,褚温家. 中国电力. 2018(03)
[4]太阳能光伏发电技术及其应用[J]. 杨数. 科技创新与应用. 2017(06)
[5]太阳能双效吸收式空调的效益和经济性分析[J]. 张艺斌,李舒宏,张小松. 暖通空调. 2017(01)
[6]太阳能驱动吸收式与吸附式制冷技术的比较分析研究[J]. 朱斌祥,孙李,喻志强,徐军,牛晓文. 流体机械. 2016(01)
[7]我国数据中心能耗及能效水平研究[J]. 谷立静,周伏秋,孟辉. 中国能源. 2010(11)
博士论文
[1]基于溶液储能的远距离输运供能能量系统及其应用研究[D]. 韩冰川.中国科学技术大学 2019
[2]闪蒸及喷雾液滴特性对喷雾冷却强化换热的影响[D]. 陈华.中国科学技术大学 2018
硕士论文
[1]增强型废弃油气井地热利用系统研究[D]. 刘建.中国科学技术大学 2018
本文编号：3595204
【文章来源】：智能建筑. 2020,(05)
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
图１太阳能光伏发电系统??用，苹果公司在北卡罗莱纳州建立的数据中心采用太阳保设计，且已获得美国绿色建筑委员会的认证
遽Ｔ＊Ｆ??ＩＮＱＵ??巨题搦畀??ＰＩＣ??ＩＲＹ??＼ｓ??生物质能电??直接燃烧??气化发电??沼气发电??煤混燃发电??直接气化发电?直接混燃发电?气化混燃发电??图１０生物质能利用系统??中心选择核电作为电量供给方式，为其提供８０ＭＷ的电量。在我??国，京东云华东数据中心就选择将在年发电量１４０亿度的田湾核电??站的高压走廊，能源及电力供应充足。目前中国大陆到２０２０年达??到５８ＧＷｅ的容量，还有３０ＧＷｅ在建，因此未来核电在数据中心电??力供给中可以优先考虑。??２．６生物质能在数据中心的运用??生物质能主要是利用有机垃圾、秸秆、水、人畜粪便，通过厌??氧消化产生可燃气体甲烷，也可以采用垃圾焚烧发电，供生活、??生产之用。生物质能产生的燃料可用于数据中心发电系统中的驱??动燃料，生物质能利用系统如图１０所示。??２０１１年美国建设了以牛场粪便为能源的生物质能发电厂，为??数据中心提供１ＭＷ的电量及以生物固体和城市废物为原料为数据??中心提供５０ＭＷ电量，该数据中心能１００％利用生物固体和城市垃??圾提供的可再生能源，但生物质发电会产生污染物排放。生物质??能产生的甲烷也可以作为燃料电池的原料为数据中心提供电能。??目前我国各地都已建立起垃圾发电厂，为我国在数据中心生物质??能利用方面提供了基矗??表１典型水冷式数据中心热源及流量汇总??参数??值??服务器供水温度??２０￣６０弋（标准Ｉ?７０￣７５弋（最大）??服务器流出温度??２￣５％服务器温度升高??每架的水流速率为??５？１０?ＧＰＭ??从水到盖子的温差ＡＴ??５￣１８弋??缓冲换热器流量??５－１０?ＧＰＭ??缓冲热
＾ＴＳＰＩＣ??ＩＮＱＵＩＲＹ??若题蓀究??＼ｓ??．卨压汽轮机??图１４数据中心余热蒸汽发电利用系统??ＨＦＣ１３４ａ、丁烷和戊烷，如图１５所??示。数据中心热水余热可以在蒸发器??中加热有机工质，使之变为蒸汽，进??入汽轮机中做功。通常需要６６°Ｃ以上??的热水。??３．３余热吸收式制冷系统??吸收式制冷是利用工质特殊的物??化特性，通过一种物质对另一种物质??的吸收和释放产生物质的状态变化，??从而伴随吸热和放热过程，常用于余??热制冷等节能系统和冷热电三联供系??统中。对于温度超过７０°Ｃ的热水，可??以被用来作为溴化锂吸收式制冷系统??的驱动热源。研究显示，采用余热－溴化锂制冷系统??的超算中心在各个季节的节能效果都很显著，与原始冷??却系统相比，新型冷却系统的总功耗降低了?４８％左右，??数据中心ＰＵＥ在一年四季都能保持在１．５以下，如图１６??所示。??此外，采用冷热电三联供可以显著提高数据中心??能源利用效率，降低数据中心ｃｏ２排放。例如，中石??油数据中心采用冷热电三联供为数据中心和办公场所??提供电量、制冷和供暖，使得数据中心整体能源效率??达到８０％以上，年减少Ｃ０２排放６．０８万吨和Ｓ０２排放??０．５２万吨。??３．４余热海水淡化利用??数据中心的余热热水可以用于驱动海水淡化，通??过多级蒸馏从海水中生产净水。系统驱动热源需要??ｒ??余热温度大于６６Ｃ??加热器??蒸发器??冷凝器??－咖??汽轮机??Ｓｔｅａｍ?ａｔ?１?｜??电??污水??图１５数据中心余热有机工质朗肯循环发电系统??冷凝?净化水??图１７数据中心余热海水淡化系统??
【参考文献】：
期刊论文
[1]“软硬兼施” 设备厂商能否消灭5G功耗“拦路虎”？[J]. 程琳琳. 通信世界. 2019(26)
[2]燃料电池分布式供能技术发展现状与展望[J]. 曾洪瑜,史翊翔,蔡宁生. 发电技术. 2018(02)
[3]海洋能发电技术发展现状及发展路线图[J]. 张雅洁,赵强,褚温家. 中国电力. 2018(03)
[4]太阳能光伏发电技术及其应用[J]. 杨数. 科技创新与应用. 2017(06)
[5]太阳能双效吸收式空调的效益和经济性分析[J]. 张艺斌,李舒宏,张小松. 暖通空调. 2017(01)
[6]太阳能驱动吸收式与吸附式制冷技术的比较分析研究[J]. 朱斌祥,孙李,喻志强,徐军,牛晓文. 流体机械. 2016(01)
[7]我国数据中心能耗及能效水平研究[J]. 谷立静,周伏秋,孟辉. 中国能源. 2010(11)
博士论文
[1]基于溶液储能的远距离输运供能能量系统及其应用研究[D]. 韩冰川.中国科学技术大学 2019
[2]闪蒸及喷雾液滴特性对喷雾冷却强化换热的影响[D]. 陈华.中国科学技术大学 2018
硕士论文
[1]增强型废弃油气井地热利用系统研究[D]. 刘建.中国科学技术大学 2018
本文编号：3595204
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/3595204.html
