智能電網(wǎng)技術(shù)在云計算數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用分析

智能電網(wǎng)是當(dāng)今世界能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展變革的最新動向，體現(xiàn)了社會的進(jìn)步，代表著電網(wǎng)未來發(fā)展的方向。普遍認(rèn)為，未來的電網(wǎng)應(yīng)該具備高效、清潔、安全、可靠、交互等特征。智能電網(wǎng)應(yīng)該“更堅強(qiáng)，更智能”。

根據(jù)各國對智能電網(wǎng)的研究與總結(jié)，智能電網(wǎng)應(yīng)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(chǎn)優(yōu)化管理、經(jīng)濟(jì)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(wǎng)作為未來電網(wǎng)發(fā)展的愿景，其自身必然對技術(shù)的發(fā)展具有指導(dǎo)和引領(lǐng)作用，其技術(shù)涉及到電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、變、配、用電等方面。

針對云計算數(shù)據(jù)機(jī)房的規(guī)劃設(shè)計，與其相關(guān)的主要應(yīng)該是配電和用電兩個方面。是否可以將智能電網(wǎng)的配電和用電技術(shù)用于云計算數(shù)據(jù)機(jī)房的規(guī)劃設(shè)計中，實現(xiàn)更優(yōu)化的云計算數(shù)據(jù)中心機(jī)房呢?

一、 智能電網(wǎng)新型配電技術(shù)的應(yīng)用

未來的配電技術(shù)必須具有如下特點：網(wǎng)絡(luò)快速自愈、抗擾動能力強(qiáng)、提供優(yōu)質(zhì)電力、與用戶互動等。這些智能電網(wǎng)配電技術(shù)都會促進(jìn)云計算數(shù)據(jù)機(jī)房的供電系統(tǒng)更加安全可靠。

1、同步開斷技術(shù)

云計算數(shù)據(jù)中心機(jī)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(guān)大都是機(jī)械開關(guān)，開斷時間長、分散性大。這種慢過程的機(jī)械開斷容易引起操作過電壓，加速設(shè)備老化或者直接損害設(shè)備。同步開斷，又稱智能開關(guān)，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(guān)取代機(jī)械開關(guān)，在理論上應(yīng)用同步開斷技術(shù)可完全避免電力系統(tǒng)的操作過電壓。這樣，由操作過電壓決定的電力設(shè)備絕緣水平可大幅度降低，由于操作引起設(shè)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(shù)

由于云計算數(shù)據(jù)中心的規(guī)模，數(shù)據(jù)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(guān)及用戶設(shè)備將是無法承受的。隨著電力電子技術(shù)、超導(dǎo)技術(shù)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(dǎo)FCL和電力電子FLC研究較多，這可以在云計算數(shù)據(jù)中心中借鑒和應(yīng)用。

3、主動配電網(wǎng)技術(shù)

未來“主動配電網(wǎng)”可能采取類似英特網(wǎng)的形式，即分布式?jīng)Q策和雙向潮流。在遍布全系統(tǒng)的所有節(jié)點上都將有控制設(shè)備。主動配電網(wǎng)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(dá)到這一要求，控制水平要遠(yuǎn)高于目前配電網(wǎng)的水平。這包括潮流評估、有競爭力的電壓控制和保護(hù)技術(shù)，以及比目前配電網(wǎng)擁有更多的傳感器和自動裝置的新型通信控制系統(tǒng)等，實現(xiàn)云計算數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的主動預(yù)警，負(fù)載均衡和三相平衡等。

4、儲能技術(shù)

儲能技術(shù)已被視為電網(wǎng)運行過程中的重要組成部分。系統(tǒng)中引入儲能環(huán)節(jié)后，可以有效地實現(xiàn)需求側(cè)管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負(fù)荷，不僅可以更有效地利用電力設(shè)備，降低供電成本，也可作為提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、調(diào)整頻率、補償負(fù)荷波動的一種手段。

儲能技術(shù)可用于云計算數(shù)據(jù)中心的應(yīng)急供電狀況，以及充分利用當(dāng)?shù)氐姆骞入妰r差?，F(xiàn)有的電能存儲方式主要可分為機(jī)械儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能和相變儲能等。超導(dǎo)儲能由于超導(dǎo)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(dǎo)材料臨界溫度低一直是超導(dǎo)儲能應(yīng)用的限制因素，目前直接冷卻超導(dǎo)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(dǎo)儲能裝置為低溫超導(dǎo)儲能系統(tǒng)。

二、 智能電網(wǎng)新型用電技術(shù)的應(yīng)用

在智能電網(wǎng)的框架下，需要新型用電技術(shù)提高電力需求彈性，提升電力需求側(cè)管理的智能化水平，幫助電力用戶與智能電網(wǎng)進(jìn)行互動，實現(xiàn)云計算數(shù)據(jù)中心更加方便、高效、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保的管理用電。

1、先進(jìn)傳感器技術(shù)

未來的數(shù)據(jù)中心傳感器將更加智能化，功能將逐步融合。風(fēng)、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(shù)據(jù)中心環(huán)境的特征數(shù)據(jù)，而且可以和特定的數(shù)據(jù)管理分析系統(tǒng)進(jìn)行信息交互，可以對數(shù)據(jù)中心的日常數(shù)據(jù)、整體效能和環(huán)境指數(shù)提供整體分析和科學(xué)評估。

2、先進(jìn)用電監(jiān)控技術(shù)

用電監(jiān)控技術(shù)分為兩個層面：用電監(jiān)測技術(shù)和用電控制技術(shù)。新型用電監(jiān)測技術(shù)對用戶的電力消費信息進(jìn)行動態(tài)的準(zhǔn)實時監(jiān)測，幫助用戶了解自身的詳細(xì)用電信息，以指導(dǎo)用戶優(yōu)化系統(tǒng)的用電行為。新型用電控制技術(shù)在信息獲取的基礎(chǔ)上，結(jié)合用戶的用電需要，對整個數(shù)據(jù)中心用電系統(tǒng)進(jìn)行自動控制，實現(xiàn)電能更合理的分配。

三、小結(jié)

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

供電系統(tǒng)是云計算數(shù)據(jù)中心機(jī)房的關(guān)鍵系統(tǒng)之一，屬于數(shù)據(jù)機(jī)房易于發(fā)生“短板”的系統(tǒng)。上述只能電網(wǎng)技術(shù)在云計算數(shù)據(jù)中心機(jī)房的恰當(dāng)應(yīng)用，可有效推進(jìn)供電系統(tǒng)往“長板”方向發(fā)展。