针对现有数据中心站配电效率低、经济性差的问题，结合储能站和变电站的优势，提出了基于储能变流器的问题（PCS）通过多端口低压直流电源系统电路拓扑及其控制技术研究，构建了统一、合理、高效的三站信息统一管理一体化直流电源系统，实现了三站之间的信息统一管理和能量统一控制功能。与传统高压直流方案相比，该方案具有运行可靠性高、施工成本低、能量转换效率高的优点，为多站一体化建设提供了理论参考。

　　在传统电网中，变电站只负责能量的单向输送，整个电网的电能由发电厂供应，调度中心的调度控制相对简单。随着分布式电网的建设和发展，变电站的功能还将包括储能和电力转换，能量传输也从单向转变为双向，电力调度变得非常复杂，需要收集的数据急剧增加。因此，在储能站的基础上，数据中心站的建设不仅要收集和发送变电站和储能站的数据，还要根据电网的需要向储能装置充电。当电网电力不足时，从储能装置向电网供电。本文根据数据中心站高压DC供电方案，提出了数据中心、储能、变电站多站集成方案，在能耗、安全性、可靠性、后期维护、工作效率、环保等方面具有很大优势。

　　同里综合能源服务中心采用PCS和电力电子变压器构建低压直流电网，但大容量PCS和电力电子变压器占地面积大，投资高，安装难度大，调试难度大，不适合能源站。储能、数据中心、变电站联站建设后，能够整合三者的个人优势，符合绿色数据中心建设的发展方向，为泛在物联网提供有力保障。三者的整合具有以下优点：

　　（1）储能可为数据中心提供备用电源，降低数据中心UPS的配置容量，降低数据中心的占地面积和建设成本。

　　（2）储能PCS长期处于低功率运行状态。如果直流配电网可以重用，可以大大提高站内设备的利用率，进一步节约资源。

　　基于上述考虑，提出了利用储能电站PCS冗余容量的DC数据中心供电策略。具体方案如下：

　　如图所示，供电方案是由多组PCS和DC/DC组成的独立低压直流微电网，具有以下特点：

　　（1）每个PCS提供120kW的直流负荷，占PCS总容量的20%。每个储能集装箱中两个PCS的直流侧分别与两条750V直流母线相连，形成双电源。

　　（2）PCS提供的DC功率由储能集装箱附近的750V母线收集，通过DC电缆输送到数据中心大楼。根据750V电缆的载流能力确定方案中的组数N，N=载流能力/120kW。

　　（4）数据中心站每两个120kWDC/DC组成一组供电电源，分别连接到数据中心侧的750VDC母线kW数据中心机柜。当一个电源出现故障时，机柜内部可自动切换到另一个电源，形成数据中心的双电源供电模式。

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　　（5）对于A类数据中心的负荷，还需要配置第三电源。第三电源可从附近站引入10kV电缆，通过10kV/400V变压器形成400V交流母线，引出多条出线连接PCS交流侧。

　　（6）在本方案中，每组DC/DC电源负荷形成小型220V局部DC微网，多组储能PCS提供N组DC/DCDC负荷，形成独立的750VDC微网。根据DC负荷的总容量，可以建立多个独立的低压DC微网。各DC低电压等级局部网络拓扑结构具有较高的供电可靠性，是低压DC配电网的发展趋势，具有良好的工程示范意义。

　　(1)电池放电方式，电池的一部分功率提供DC/DC直流负荷，另一部分通过PCS流入电网。这种运行方式用于用电高峰期。

　　(2)电池充电方式，电源由PCS分别供给电池和DC/DC直流负荷。这种运行方式用于用电低谷。

　　(3)电池不充不放，电源由PCS提供DC/DC直流负荷。这种运行方式通常用于用电。

　　在上述三种运行方式下，DC/DC是稳定的直流负荷，只需要高压侧定功率和低压侧定电压输出，不需要根据其他设备的运行状态改变策略；PCS需要根据DC/DC功率调整直流侧功率参考值，从而确定功率输出；电池可以根据PCS的功率情况采用固定电压的控制策略进行充放电。三者采用上述控制策略，无需协调控制即可实现自主功率平衡，符合直流配电网的发展趋势。

　　鉴于数据中心的供电可靠性要求，本站应设置第三电源作为备用电源，防止变电站两个主电源失电后及时切换。在正常工作条件下，两个工作电源相互冗余和热备用。任何部件的故障或维护都不计划数据中心的正常电源，只需要正常的电源切换，以确保数据中心的不断电运行。当两个主电源消失时，服务器需要立即切换到储能电池供电。在此期间，第三个电源需要切换，并在有限的时间内更换电池，以防止储能电池过度放电。该方案考虑使用1路10kV专线作为数据中心的第三个电源。

　　目前，数据中心采用HVDC高压直流供电方式。拓扑结构如图2所示。首先，10kV线路通过变压器降压至AC380V，形成交流母线，然后通过HVDC系统进行整流。其中，HVDC实际上是AC/DC和DC/DC拓扑的级联首先由AC380V转换为DC700V，然后由DC/DC转换为240V。拓扑结构如图3所示。此外，HVDC的DC240V还将电池并联为储备。本文提出的基于储能的PCSDC供电方式是通过储能系统通过DC/DC给IT供电。

　　DC供电方案中储能PCS和DC/DC电力电子变压器的拓扑结构如图4所示。从图拓扑结构对图可以看出，DC供电方案中的储能PCS相当于HVDC供电拓扑的AC/DC变换，而DC/DC电力电子变压器相当于HVDC供电拓扑的DC/DC变换。

　　（1）在供电效率方面，根据目前的调查结果，变压器效率约为98%，PCS效率约为98%，隔离DC/DC效率约为97%，HVDC效率约为96%。

　　（2）在设备数量方面，DC方案可以节省一级变压器、一级AC/DC变压器和UPS，从而节省部分电池。与设备数量相比，HVDC方案具有很大的优势。

　　(3)在设备利用率方面，直流方案将储能PCS重用为AC/DC变换，将储能作为UPS提高电池利用率，因此直流方案设备利用率占主导地位。

　　(4)可靠性方面，DC供电稳定性、电压纹波、抗交流电压暂降能力等DC直流电压供电质量较高。

　　（5）在经济性方面，基于储能PCS供电方案的电池可在用电高峰时向DC/DC直流负荷供电，在用电低谷回收，经济性好。

　　安科瑞ABAT系列铅酸电池在线监测系统是一种在线电池监测产品，可以提前预警失效的铅酸电池，平衡电池，符合ANSI/TIA-942标准要求。

　　该系统具有监测电池电压、内阻和内部温度的功能，安装、维护和接入非常方便。该系统主要由ABAT-S模块组成，ABAT-由C模块和ABAT-M采集器组成，通过采集器查询报警和实时数据，设置参数，可选择监控平台实现网络集中管理。

　　本文通过研究多组储能电池系统并联组成的低压直流母线网络拓扑结构，通过双电源系统、核心装置多冗余配置以及能量流传输保护策略掌握，多端口低压直流电源系统可靠性设计；构建多端口低压直流电源系统的总体控制体系，设计电源测端口、负荷测端口、母线双向能量的控制策略，结合各控制策略提出的多端口低压直流电源协调控制方法，实现能源利用大化；通过对比拓扑结构验证方案的可行性、有效性。

　　【1】林波，浅谈.UPS不间断电源工作原理及在电力系统中的应用[J].科技风，2013（23）：92-92

　　【2】王佰超，陈彦奎，刘玉振，王浩，徐利凯，李国柱，詹金果．基于多站融合的直流供电系统的研究［Ｊ］．专题技术，2020（02）：75-76