數(shù)據(jù)中心可持續(xù)發(fā)展的關鍵是節(jié)能減排、碳中和降低PUE。我們的解決方案是:
(1)因地制宜整合各種分布式獨立能源站的微電網
城市小型天然氣CHP+有機固廢再生能源+燃料電池→具備離網條件的智慧清潔微電網;
既可以作為小型邊緣數(shù)據(jù)中心的主電源,又可作為大型數(shù)據(jù)中心的備份電源。
(2)利用前沿技術提高小型獨立分布式能源站的效率
利用天然氣CHP余熱的固廢處理和氨能轉換及能源存儲技術,結合氨燃料電池的熱電生產鏈+制蓄冷系統(tǒng),可大幅提高能源效率,發(fā)揮垃圾清潔的碳中和功能。
該解決方案能大幅提高數(shù)據(jù)中心的綠色可持續(xù)性目標值,實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心的更低成本運營和更高的綜合碳中和效益。
該解決方案的概念設計:
智慧清潔微電網主要由CHP聯(lián)合循環(huán)燃氣蒸汽發(fā)電機組模塊,CHP機組余熱驅動的固廢處理和氨能轉換及能源存儲模塊,氨燃料電池模塊,以及可利用CHP機組余熱的制冷和蓄冷模塊組成。
在數(shù)據(jù)中心與主電網并網運行時,由主電網為數(shù)據(jù)中心的IT設備供電,微電網只為數(shù)據(jù)中心的制冷模塊供電和供熱;
主電網發(fā)生故障時,自動切換為由微電網為數(shù)據(jù)中心供電,數(shù)據(jù)中心的制冷則由蓄冷池提供。
該解決方案的優(yōu)勢:
取代柴油機備份電源,大大降低冗余供電設施的規(guī)模,并充分利用已建成的冗余供電設施為數(shù)據(jù)中心的制冷模塊供電和供熱,降低數(shù)據(jù)中心的運營成本;
熱能源的直接使用大大提高系統(tǒng)能源效率;即避開“熱電→電制冷/熱電→電制熱”這兩個能量損耗大的轉換環(huán)節(jié);
發(fā)揮垃圾清潔的碳中和功能。
該解決方案的主要功能模塊:
- 城市濕垃圾和污泥的“碳中和平臺”
采用世紀星源與德國馬普科學研究院(Max-Planck Institute)膠體與界面研究所合作開發(fā)的HTC水熱碳化(Hydrothermal Carbonization)專利技術,可將有機物質高效地轉換為碳化合物和有機酸,生成類似褐煤的水焦炭,其化學反應過程與褐煤和黑土在自然界長期自然形成過程相似。水焦炭可用于燃料和煤氣化原料,經過熱解可生產合成氨,用于氨燃料電池及其他氨經濟循環(huán)中的用途;HTC的副產品為腐殖酸和土壤營養(yǎng)素,可用于土壤肥料和土壤調節(jié)劑。
-蓄能和液體介質高效直接冷卻(DLC)功能模塊
大規(guī)模的液體介質的蓄冷設施可以提高冷能使用效率;
冷能蓄能和熱能梯級調節(jié)不僅實現(xiàn)了熱能低成本存儲,還具備“削峰填谷”的作用,是提高能效的最有效途徑;
水介質冷能蓄能,通過冷能液體介質的直接冷卻特性,可將空間制冷、IT裝置DLC制冷、空調服務的綜合能耗降低到最?。?br />
-其他備份電源-先進的“燃料電池”模塊
氨燃料電池模塊可作為數(shù)據(jù)中心提供安全可靠的應急和備份電源,可以取代柴油機。
間接供氨燃料電池(IAFC)系統(tǒng)中,氨首先經過重整裝置被分解成氨氣和氫氣,再供給燃料電池。氨分解是在催化劑的作用下加熱后實現(xiàn)的。
氨的儲存和運輸比氫更便宜,基礎設施完善。全世界每年生產約1.75億噸氨,而每年液化石油氣(LPG)市場約為3億噸。
氨燃料電池成本低,是一種高效價廉的低溫型燃料電池,而且避免了二氧化碳排放;
氨中不含碳元素,不會產生有毒的CO,避免了燃料電池的催化劑中毒。
應用示范項目:
擬建的平湖數(shù)據(jù)中心位于深圳市龍崗區(qū),其中,清潔備份電源中心(包括聯(lián)合循環(huán)燃氣發(fā)電機組和燃料電池模塊)以及數(shù)據(jù)中心建筑物建在地上,地下擬建制冷站和大型蓄冷池。
數(shù)據(jù)中心建筑物采用鋼筋混凝土框架結構建筑,地上10層,建筑面積68500㎡,設置機柜10000個(42U標準)。機柜平均功率為5kW,機柜設備總功率為50000kW,總冷負荷需求為66718kW,折算為電功率為5560kW。PUE值預估小于1.2。
供電及制冷基礎設施包括:
2×25MW聯(lián)合循環(huán)燃氣機組,其電力及蒸汽直接為數(shù)據(jù)中心提供供電、制冷和應急發(fā)電,余熱為HTC模塊供熱;
制冷和蓄冷模塊包括制冷能力為40MW的制冷站和容積為42000t的蓄冷池,蓄冷量為360000KWh;
70MW氨燃料電池供電模塊,作為數(shù)據(jù)中心應急和第二備份電源。
數(shù)據(jù)中心高效節(jié)能:
利用地下的蓄冷系統(tǒng)容量,有效進行電網的削峰填谷。
采用DLC液體進行界面直接冷卻,PUE低于1.2(備份電源微電網供電模式):
相比同等規(guī)模PUE≥1.8的主流數(shù)據(jù)中心,每年可節(jié)能2.5億度以上的電能(折合3萬噸以上標煤),達到行業(yè)領先水平。
數(shù)據(jù)中心高可靠性:
按國標A級和國際TierIII+的等級規(guī)劃建設,可滿足政府、電信、金融等行業(yè)的可靠性要求。
本規(guī)劃由深圳創(chuàng)意星源能源基建投資有限公司編制。