一种火电厂耦合数据中心综合能源系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种火电厂耦合数据中心综合能源系统，包括：吸收式制冷机组；所述吸收式制冷机组利用火电厂锅炉烟气、锅炉蒸汽、汽轮机抽汽或汽轮机排汽的热量驱动，或所述吸收式制冷机组利用热电机组的冷源损失热量驱动，将在夏季生产低温冷水注入热力管网或新建的冷水管网；所述吸收式制冷机组通过所述热力管网或所述新建的冷水管网与制冷用户连通，将低温冷水送至制冷用户中央空调的换热机组或末端风机盘管，从而将火电厂的冷量输送至制冷用户。该系统利用现有外供管网开展区域供冷，降低了一般区域供冷项目资金投入最大的管网投资；利用汽机排汽或循环水余热等火电机组的冷源损失，极大提高火电厂夏季的运行热效率，降低机组煤耗。

【技术实现步骤摘要】
一种火电厂耦合数据中心综合能源系统
本技术涉及火电厂供冷
，尤其涉及一种火电厂耦合数据中心综合能源系统。
技术介绍
国内数据中心市场伴随着互联网发展而迅速发展，一方面互联网行业客户由于自身业务发展的需要，对数据中心资源需求旺盛；另一方面5G、云计算、大数据等网络架构的迅速演进和网络应用的不断丰富也产生了大量的数据中心机房和带宽需求。中国数据中心市场方面，2014年中国数据中心业务市场总规模372.2亿元，2018年中国数据中心业务市场总规模达1228亿元，同比增长29.8％。预计2020年市场规模将突破2000亿元。数据中心能耗中40％为维持空调制冷负荷的能耗，目前建成的数据中心绝大部分是依靠大型电压缩制冷机组满足数据中心的制冷需求，供电来自区域电网。而目前我国电网电力60％以上来自燃煤火电机组，纯凝燃煤火电机组的一次能源利用效率仅为35％以下，火电机组所燃烧的煤炭能源中的65％都作为冷源损失通过火电厂的冷水塔散失到大气中。即使是冬季能源利用效率相对较高的热电联产机组，其夏季也只能纯凝运行，能源利用效率也会降低到35％以下。这样低效率的燃煤火电发出的电力又要经过长距离的电网输送才能到达数据中心，电网输送过程中的线路损耗也高达6％以上。因此，最终供给数据中心和数字城市的供电的一次能源利用效率仅有30％左右。而且这样以煤炭为主要燃料的火电厂的碳排放量，也成为国内电力行业碳排放的主流。另一方面，目前数据中心运营中面临着电费成本高和能效考核压力大的双重考验，如何提高数据中心的能源利用效率和降低其运行成本特别是电费成本成为发展数据产业的关键。有鉴于此，特提出本申请。
技术实现思路
本技术解决的问题是火电厂能源利用率低、综合能效低，且数据中心电费及制冷成本高。为解决上述问题，本技术提供了一种火电厂耦合数据中心综合能源系统，包括锅炉、汽轮机、发电机及数据中心，还包括：火电厂热量利用单元、吸收式制冷机组、数据中心供电单元、数据中心制冷单元；所述火电厂热量利用单元与所述吸收式制冷机组连接，利用火电厂锅炉烟气、锅炉蒸汽、汽轮机抽汽或汽轮机排汽的热量驱动吸收式制冷机组，或利用火电厂冷源损失热量驱动所述吸收式制冷机组，所述吸收式制冷机组生产低温工质供给所述数据中心制冷单元，用于数据中心空调制冷；所述数据中心供电单元与火电厂发电机出线、升压站出线、厂用电母线连接，利用火电厂所发电力、火电厂调峰调频富余电力或电网电力满足数据中心的稳定供电。所述火电厂热量利用单元包括锅炉、汽轮机等，在一般情况下，数据中心需要消耗大量的电力和冷量，本申请将数据中心与火电厂耦合，将火电厂发电机出线、升压站出线、厂用电母线与数据中心连接，所述火电厂发电机出线可提供火电厂所发电力，所述升压站出线可提供火电厂调峰调频富余电力，所述厂用电母线可提供电网电力，该设置可以就近使用火电厂所发电力、调峰调频富余电力为数据中心供电，同时将电网电力作为备用电源使用，最大程度地保障数据中心的供电稳定性，利用火电厂所发电力或者火电厂调峰调频富余电力供电也可以大大降低数据中心的用电成本，同时，在火电厂与数据中心之间设置吸收式制冷机组，将现有技术中作为冷源损失消耗掉的热量用来生产低温工质，再将低温工质供给数据中心的制冷单元，从而大大降低了制冷单元的制冷损耗，与此同时又完成了火电厂产生的烟气和热水的降温过程，降低了冷水塔的工作量，该系统既能满足火电厂节能减排的环保需求，又能满足数据中心需要稳定的电力和制冷设施的运行需求，需要说明的是，所述火电厂冷源损失热量包括汽轮机抽汽、汽轮机排汽、循环水余热利用等环节的热量损失。。进一步的，所述吸收式制冷机组为溴化锂吸收式制冷机组或氨水吸收式制冷机组；其中，所述溴化锂吸收式制冷机组为单效吸收式机组、双效吸收式机组或多效吸收式机组。优选的，所述吸收式制冷机组为溴化锂吸收式制冷机组，所述溴化锂吸收式制冷机组可用低压水蒸气或者温水作为热源、可以充分地利用火电厂发电之后产生的高温烟气和/或热水，更进一步的，双效吸收式的溴化锂吸收式制冷机组可以有效地利用低温位热能，从而有效地利用火电厂发电环节中各种不同温度的蒸汽和/或烟气，大大提高能源的利用效率。进一步的，还包括热泵机组，所述吸收式制冷机组利用所述热泵机组吸收凝汽器循环冷却水余热或低压缸排汽余热生产的高温热水驱动制冷。所述凝汽器设置在汽轮机低压缸排汽口和锅炉进水口之间，所述凝汽器用于将汽轮机的排汽冷凝成水供锅炉重新使用，同时，所述凝汽器还能够在汽轮机排汽处建立真空并维持真空，所述热泵装置可充分利用火电厂各个环节中的温水和/或烟气，将能源的利用效率最大化。进一步的，所述热泵机组为电压缩式热泵或蒸汽或烟气余热驱动的吸收式热泵。根据需要处理的热源状态选择采用电压缩式热泵或蒸汽或烟气余热驱动的吸收式热泵。进一步的，还包括电压缩制冷机组，所述电压缩制冷机组为电压缩螺杆机组、离心机组、活塞机组、回转式机组中的任意一种。所述电压缩制冷机组可以作为系统中唯一的制冷机组为系统提供冷源，也可以作为吸收式制冷机组的补充机组，从而确保为数据中心供应的冷量的稳定。进一步的，所述电压缩制冷机组与火电厂发电机出线、升压站出线或厂用电母线连接，利用火电厂所发电力、火电厂调峰调频富余电力或电网电力满足电压缩制冷机组的稳定供电。使用火电厂所发电力、调峰调频富余电力或电网电力供电，最大程度的保障电压缩制冷机组的供电稳定性，从而保证数据中心的供冷量。进一步的，还包括蓄能装置和/或外供管网，所述蓄能装置用于将制冷机组生产的富余冷量储存，和/或，将火电厂余热储存；所述外供管网用于将制冷机组生产的富余冷量对外输送给城市制冷系统，满足城市建筑和/或其他数据中心的制冷需求，或，将火电厂余热对外输送给城市供热系统，满足城市建筑和/或其他数据中心对供热的需求。具体的，所述制冷机组为吸收式制冷机组和或电压缩式制冷机组，所述蓄能装置为单独的蓄冷装置和/或蓄热装置，也可以是蓄冷蓄热一体化装置，所述外供管网与城市现有的供热管网连接，或与新建的供冷管网连接，当与现有的供热管网连接时，可在不增加成本的情况下实现管网供热或供冷的功能。绝大多数情况下，火电厂的高温烟气和蒸汽的供应量较大，制冷机组生产的冷量在满足数据中心制冷的情况下还有富余，采用蓄能装置可以将高温烟气和蒸汽的富余热量和/或制冷机组产生的冷量储存，在高温烟气和蒸汽供应量不足时作为补充热源和/或冷源使用，外供管网可以将富余冷量为城市制冷系统供冷或者供给其他数据中心使用，也可以用火电厂富余的热量满足城市的制热需求或其他数据中心的制热需求。进一步的，在所述吸收式制冷机组或电压缩制冷机组中，利用低温工质对数据中心制冷单元供冷时，如果供冷温度在0摄氏度以下时，采用的低温工质为乙二醇与水的混合溶液、液氮、液氨、液态制冷剂、液态二氧化碳和液态空气中的任意一种或组合。以上低温工质的粘度、密度较小，可以减少制冷工质在系统中的流动阻力，并降低其充注量，同时其热导率大，可以提高系统的换热效率，且本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种火电厂耦合数据中心综合能源系统，包括锅炉(2)、汽轮机、发电机(11)及数据中心(9)，其特征在于，还包括：火电厂热量利用单元、吸收式制冷机组(1)、数据中心供电单元、数据中心制冷单元(901)；/n所述火电厂热量利用单元与所述吸收式制冷机组(1)连接，利用火电厂锅炉烟气、锅炉蒸汽、汽轮机抽汽或汽轮机排汽的热量驱动吸收式制冷机组(1)，或利用火电厂冷源损失热量驱动所述吸收式制冷机组(1)，所述吸收式制冷机组(1)生产低温工质供给所述数据中心制冷单元(901)，用于数据中心(9)制冷；/n所述数据中心供电单元与火电厂发电机出线、升压站出线、厂用电母线连接，利用火电厂所发电力、火电厂调峰调频富余电力或电网电力满足数据中心(9)的稳定供电。/n

【技术特征摘要】
1.一种火电厂耦合数据中心综合能源系统，包括锅炉(2)、汽轮机、发电机(11)及数据中心(9)，其特征在于，还包括：火电厂热量利用单元、吸收式制冷机组(1)、数据中心供电单元、数据中心制冷单元(901)；
所述火电厂热量利用单元与所述吸收式制冷机组(1)连接，利用火电厂锅炉烟气、锅炉蒸汽、汽轮机抽汽或汽轮机排汽的热量驱动吸收式制冷机组(1)，或利用火电厂冷源损失热量驱动所述吸收式制冷机组(1)，所述吸收式制冷机组(1)生产低温工质供给所述数据中心制冷单元(901)，用于数据中心(9)制冷；
所述数据中心供电单元与火电厂发电机出线、升压站出线、厂用电母线连接，利用火电厂所发电力、火电厂调峰调频富余电力或电网电力满足数据中心(9)的稳定供电。


2.根据权利要求1所述的火电厂耦合数据中心综合能源系统，其特征在于，所述吸收式制冷机组(1)为溴化锂吸收式制冷机组或氨水吸收式制冷机组；其中，所述溴化锂吸收式制冷机组为单效吸收式机组、双效吸收式机组或多效吸收式机组。


3.根据权利要求1所述的火电厂耦合数据中心综合能源系统，其特征在于，还包括：热泵机组，
所述吸收式制冷机组(1)利用所述热泵机组吸收凝汽器(6)循环冷却水余热或汽轮机的低压缸(5)排汽余热生产的高温热水驱动制冷。


4.根据权利要求3所述的火电厂耦合数据中心综合能源系统，其特征在于，所述热泵机组为电压缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔华，杨豫森，
申请(专利权)人：赫普能源环境科技股份有限公司，
类型：新型
国别省市：上海;31