基于源网耦合的数据中心多元化供冷系统及运行方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于源网耦合的数据中心多元化供冷系统及运行方法，主要包括余热锅炉、汽轮机组、凝汽器、轴封加热器、热水型溴化锂制冷机组、烟气余热回收装置、冷却塔、水气换热装置、数据中心机房、机柜组、电制冷机组、蓄冷装置和电网，通过烟气余热回收装置回收烟气余热用于驱动热水型溴化锂制冷机组、来自电网的电能用于驱动电制冷机组和环境自然冷却来同时为数据中心机房供冷，并利用蓄冷装置平衡电负荷与冷负荷间的时间差异。本发明专利技术通过火电厂深度余热回收流程、电网深度调峰制冷和数据中心供冷流程的有效集成，既提升了电厂能效水平，又降低了数据中心PUE指标，还满足了电力调峰的需求，具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。具有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
基于源网耦合的数据中心多元化供冷系统及运行方法


[0001]本专利技术属于综合能源
，具体涉及一种基于源网耦合的数据中心多元化供冷系统及运行方法，尤其适用于具有数据中心冷却需求的热电联产系统。

技术介绍

[0002]气候变化是人类面临的全球性问题，双碳目标给火电厂带来巨大的节能减碳压力，火电厂是碳排放大户，随着国内碳市场的不断成熟，电厂运营成本急剧增加。火电厂通过余热回收提高电厂能源综合利用效率，一方面可相对地减少火电厂碳排放量，另一方面余热资源回收产生的减碳效果还可以部分抵消火电厂的碳排放。因此，火电厂亟需开拓新的用能场景，来加大火电厂余热资源的深度回收利用，提升火电厂的能源利用效率，缓解火电厂面临的减碳压力。另外，我国的数据中心与欧美国家先进数据中心相比还存在一定的差距，特别是平均电能使用效率（PUE）指标，虽然新建大规模数据中心PUE有所降低，但整体与国际上1.3
‑
2的平均水平相比具有较大差距。
[0003]针对上述技术难题，本专利技术是基于能量梯级利用原理，将电厂余热回收流程与数据中心机房供冷流程进行集成，并高效耦合电网深度调峰制冷、环境自然冷却、蓄冷等低碳供冷方式而进行的专利技术创造，实现了同时回收利用电厂废热与满足数据中心机房供冷需求，在提升电厂能效水平的同时，可以使得数据中心PUE值降低至1，实现了数据中心供冷的“零”碳排放，真正达到了绿色数据中心的建设目标。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种基于源网耦合的数据中心多元化供冷系统及运行方法。
[0005]本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种基于源网耦合的数据中心多元化供冷系统，包括余热锅炉、汽轮机组、凝汽器、凝结水泵、轴封加热器、给水泵、第一冷却塔和第一循环水泵，所述余热锅炉沿着烟气流动方向依次设置有高压发生器、低压发生器和省煤器，所述省煤器的高温水出口同时与高压发生器的高温水进口和低压发生器的高温水进口连接，且在高压发生器的高温水进口安装有第二阀门，在低压发生器的高温水进口安装有第一阀门，所述高压发生器的高压蒸汽出口与汽轮机组的主蒸汽进口连接，所述低压发生器的低压蒸汽出口与汽轮机组的补汽进口连接，所述汽轮机组的排汽口与凝汽器的进汽口连接，所述凝汽器的冷却水出口和冷却水进口分别通过第一循环供水管和第一循环回水管与第一冷却塔的冷却水进口和冷却水出口连接，且在第一循环回水管上安装有第一循环水泵，所述凝汽器的凝结水出口与凝结水泵的凝结水进口连接，所述凝结水泵的凝结水出口与轴封加热器的凝结水进口连接，所述轴封加热器的凝结水出口与给水泵的给水进口连接，其特征在于，还包括烟气余热回收装置、热水型溴化锂制冷机组、第二冷却塔、第二循环水泵、第三循环水泵、水气换热装置、空气循环泵、数据中心机房、机柜组、电制冷机组、第四循环水泵、变压器、电源开关和电网，所述烟气余热回收装置布置在余热锅炉的尾部，所述
烟气余热回收装置的给水进口与给水泵的给水出口连接，所述烟气余热回收装置的给水出口与省煤器的给水进口连接，所述省煤器的高温水出口还与热水型溴化锂制冷机组的高温水进口连接，且在热水型溴化锂制冷机组的高温水进口安装有第三阀门，所述热水型溴化锂制冷机组的高温水出口与给水泵的给水进口连接，且在热水型溴化锂制冷机组的高温水出口安装有第四阀门，所述热水型溴化锂制冷机组的冷却水出口和冷却水进口分别通过第二循环供水管和第二循环回水管与第二冷却塔的冷却水进口和冷却水出口连接，且在热水型溴化锂制冷机组的冷却水出口和冷却水进口分别安装有第五阀门和第六阀门，在第二循环回水管上安装有第二循环水泵，所述热水型溴化锂制冷机组的冷冻水出口和冷冻水进口分别与水气换热装置的进水口和出水口连接，且在热水型溴化锂制冷机组的冷冻水出口安装有第七阀门，在热水型溴化锂制冷机组的冷冻水进口安装有第八阀门和第三循环水泵，所述水气换热装置的进水口和出水口还分别通过第一冷冻水供水管和第一冷冻水回水管与第二循环回水管和第二循环供水管连接，且在第一冷冻水供水管上安装有第十一阀门，在第一冷冻水回水管上安装有第十二阀门，所述水气换热装置的空气进口和空气出口分别通过冷风回风管和冷风供风管与数据中心机房的出风口和进风口连接，且在冷风回风管上安装有第十阀门，在冷风供风管上安装有空气循环泵和第九阀门，所述数据中心机房内布置有机柜组，所述电制冷机组的冷却水进口和冷却水出口分别通过循环回水支管和循环供水支管与第二循环回水管和第二循环供水管连接，且在电制冷机组的冷却水进口和冷却水出口分别安装有第十五阀门和第十六阀门，所述电制冷机组的冷冻水出口和冷冻水进口分别通过第二冷冻水供水管和第二冷冻水回水管与水气换热装置的进水口和出水口连接，且在电制冷机组的冷冻水出口和冷冻水进口分别安装有第十三阀门和第十四阀门，在第二冷冻水回水管上安装有第四循环水泵，所述电网依次通过电源开关和变压器来与电制冷机组连接，并为电制冷机组提供电源。
[0006]进一步的，系统还包括与电制冷机组连接的蓄冷装置，所述蓄冷装置的放冷端通过第一放冷支管和第二放冷支管分别与电制冷机组的冷冻水出口和冷冻水进口连接，且在第一放冷支管上安装有放冷循环泵和第十七阀门，在第二放冷支管上安装有第二十阀门，所述蓄冷装置的蓄冷端通过第一蓄冷支管和第二蓄冷支管分别与电制冷机组的冷冻水出口和冷冻水进口连接，且在第一蓄冷支管上安装有第十八阀门，在第二蓄冷支管上安装有蓄冷循环泵和第十九阀门。
[0007]进一步的，所述烟气余热回收装置布置在余热锅炉内省煤器下游的尾部烟道中，用于回收利用烟气的低温余热。
[0008]进一步的，所述机柜组由N个机柜组成，且N个机柜均匀分布在数据中心机房内，所述机柜用于存放IT设备，所述数据中心机房的出风口布置在数据中心机房墙壁的顶端，所述数据中心机房的进风口布置在数据中心机房墙壁的底端。
[0009]进一步的，所述热水型溴化锂制冷机组的制冷侧、第二冷却塔的制冷侧以及电制冷机组的制冷侧为并联连接方式。
[0010]上述基于源网耦合的数据中心多元化供冷系统的运行方法如下：当数据中心机房投入使用后全年都需要供冷，此时，优先利用余热锅炉的低温烟气余热来为数据中心机房制冷，即：打开并调节第一阀门、第二阀门和第三阀门，打开第四阀门，来自给水泵的锅炉给
水先进入烟气余热回收装置回收烟气低温余热后得到一次加热，然后进入省煤器被二次加热后形成高温给水，省煤器所产生的高温给水一部分进入低压发生器和高压发生器后，分别产生低压蒸汽和高压蒸汽用于供汽轮机组做功发电，另一部分则进入热水型溴化锂制冷机组作为高温驱动热源来生产冷冻水，降温后的给水再通过给水泵驱动进入烟气余热回收装置，由此形成一个循环；此时，打开第五阀门和第六阀门，在第二循环水泵的驱动下，循环水进入热水型溴化锂制冷机组中带走制冷过程中产生的废热，然后被加热的循环水输送至第二冷却塔进行散热，散热后的循环水再进入热水型溴化锂制冷机组，由此形成一个循环；此时，打开第七阀门、第八阀门、第九阀门和第十阀门，热水型溴化锂制冷机组产生的冷冻水在第三本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于源网耦合的数据中心多元化供冷系统，包括余热锅炉（1）、汽轮机组（2）、凝汽器（3）、凝结水泵（4）、轴封加热器（5）、给水泵（6）、第一冷却塔（7）和第一循环水泵（8），所述余热锅炉（1）沿着烟气流动方向依次设置有高压发生器（01）、低压发生器（02）和省煤器（03），所述省煤器（03）的高温水出口同时与高压发生器（01）的高温水进口和低压发生器（02）的高温水进口连接，且在高压发生器（01）的高温水进口安装有第二阀门（32），在低压发生器（02）的高温水进口安装有第一阀门（31），所述高压发生器（01）的高压蒸汽出口与汽轮机组（2）的主蒸汽进口连接，所述低压发生器（02）的低压蒸汽出口与汽轮机组（2）的补汽进口连接，所述汽轮机组（2）的排汽口与凝汽器（3）的进汽口连接，所述凝汽器（3）的冷却水出口和冷却水进口分别通过第一循环供水管（61）和第一循环回水管（62）与第一冷却塔（7）的冷却水进口和冷却水出口连接，且在第一循环回水管（62）上安装有第一循环水泵（8），所述凝汽器（3）的凝结水出口与凝结水泵（4）的凝结水进口连接，所述凝结水泵（4）的凝结水出口与轴封加热器（5）的凝结水进口连接，所述轴封加热器（5）的凝结水出口与给水泵（6）的给水进口连接，其特征在于，还包括烟气余热回收装置（04）、热水型溴化锂制冷机组（9）、第二冷却塔（10）、第二循环水泵（11）、第三循环水泵（12）、水气换热装置（13）、空气循环泵（14）、数据中心机房（15）、机柜组（16）、电制冷机组（17）、第四循环水泵（18）、变压器（19）、电源开关（20）和电网（21），所述烟气余热回收装置（04）布置在余热锅炉（1）的尾部，所述烟气余热回收装置（04）的给水进口与给水泵（6）的给水出口连接，所述烟气余热回收装置（04）的给水出口与省煤器（03）的给水进口连接，所述省煤器（03）的高温水出口还与热水型溴化锂制冷机组（9）的高温水进口连接，且在热水型溴化锂制冷机组（9）的高温水进口安装有第三阀门（33），所述热水型溴化锂制冷机组（9）的高温水出口与给水泵（6）的给水进口连接，且在热水型溴化锂制冷机组（9）的高温水出口安装有第四阀门（34），所述热水型溴化锂制冷机组（9）的冷却水出口和冷却水进口分别通过第二循环供水管（63）和第二循环回水管（64）与第二冷却塔（10）的冷却水进口和冷却水出口连接，且在热水型溴化锂制冷机组（9）的冷却水出口和冷却水进口分别安装有第五阀门（35）和第六阀门（36），在第二循环回水管（64）上安装有第二循环水泵（11），所述热水型溴化锂制冷机组（9）的冷冻水出口和冷冻水进口分别与水气换热装置（13）的进水口和出水口连接，且在热水型溴化锂制冷机组（9）的冷冻水出口安装有第七阀门（37），在热水型溴化锂制冷机组（9）的冷冻水进口安装有第八阀门（38）和第三循环水泵（12），所述水气换热装置（13）的进水口和出水口还分别通过第一冷冻水供水管（67）和第一冷冻水回水管（68）与第二循环回水管（64）和第二循环供水管（63）连接，且在第一冷冻水供水管（67）上安装有第十一阀门（41），在第一冷冻水回水管（68）上安装有第十二阀门（42），所述水气换热装置（13）的空气进口和空气出口分别通过冷风回风管（66）和冷风供风管（65）与数据中心机房（15）的出风口和进风口连接，且在冷风回风管（66）上安装有第十阀门（40），在冷风供风管（65）上安装有空气循环泵（14）和第九阀门（39），所述数据中心机房（15）内布置有机柜组（16），所述电制冷机组（17）的冷却水进口和冷却水出口分别通过循环回水支管（71）和循环供水支管（72）与第二循环回水管（64）和第二循环供水管（63）连接，且在电制冷机组（17）的冷却水进口和冷却水出口分别安装有第十五阀门（45）和第十六阀门（46），所述电制冷机组（17）的冷冻水出口和冷冻水进口分别通过第二冷冻水供水管（69）和第二冷冻水回水管（70）与水气换热装置（13）的进水口和出水口连接，且在电制冷机组（17）的冷冻水出口和冷冻水进口分别安装有第十三阀门（43）和第十
四阀门（44），在第二冷冻水回水管（70）上安装有第四循环水泵（18），所述电网（21）依次通过电源开关（20）和变压器（19）来与电制冷机组（17）连接，并为电制冷机组（17）提供电源。2.根据权利要求1所述的基于源网耦合的数据中心多元化供冷系统，其特征在于，还包括与电制冷机组（17）连接的蓄冷装置（22），所述蓄冷装置（22）的放冷端通过第一放冷支管（73）和第二放冷支管（76）分别与电制冷机组（17）的冷冻水出口和冷冻水进口连接，且在第一放冷支管（73）上安装有放冷循环泵（23）和第十七阀门（47），在第二放冷支管（76）上安装有第二十阀门（50），所述蓄冷装置（22）的蓄冷端通过第一蓄冷支管（74）和第二蓄冷支管（75）分别与电制冷机组（17）的冷冻水出口和冷冻水进口连接，且在第一蓄冷支管（74）上安装有第十八阀门（48），在第二蓄冷支管（75）上安装有蓄冷循环泵（24）和第十九阀门（49）。3.根据权利要求1所述的基于源网耦合的数据中心多元化供冷系统，其特征在于，所述烟气余热回收装置（04）布置在余热锅炉（1）内省煤器（03）下游的尾部烟道中，用于回收利用烟气的低温余热。4.根据权利要求1所述的基于源网耦合的数据中心多元化供冷系统，其特征在于，所述机柜组（16）由N个机柜组成，且N个机柜均匀分布在数据中心机房（15）内，所述机柜用...

【专利技术属性】
技术研发人员：高新勇，何晓红，郑立军，马斯鸣，方昕玥，李成磊，黄平平，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：