本發明屬于可再生能源發電，具體涉及一種基于可再生能源發電的數據中心供電系統及方法。
背景技術：
1、隨著ai技術在智能交互、醫療診斷、工業優化等領域的廣泛應用，數據中心作為算力支撐核心，其用電量呈現爆發式增長。國際能源署（iea）數據顯示，2024年全球數據中心電力需求達415太瓦時（twh），占全球總用電量1.5%，預計2030年將飆升至945twh，較當前增長超127%。同時，ai運算中電力負荷短時間內可在10%～100%區間劇烈波動，對電網穩定性構成挑戰。現有技術中，數據中心能效優化面臨算力需求激增與能源供給緊張的雙重矛盾，亟需在電力系統設計、電力調度等方面突破傳統技術瓶頸，以應對ai技術發展帶來的超高能耗挑戰。數據中心在運行期間有著極高的能耗，在數據中心供電方案中，向綠色轉型并提高能源利用效率成為了首要關注目標。同時，受燃煤發電電量上網電價改革，直接增加了數據中心的運營成本升高。以北京為例，受電價改革影響，電價由0.72元/kwh升高至了0.84元/kwh。因此在保證系統穩定供電的同時，還需要考慮用電成本問題。
技術實現思路
1、本發明所要解決的技術問題在于：提供一種基于可再生能源發電的數據中心供電系統及方法，解決現有數據中心能源供給緊張、用電成本高等問題，實現保證系統穩定供電，并且節能降碳，以及提高電源質量等有益技術效果。
2、依據本發明第一方面的技術方案，本發明提供了一種基于可再生能源發電的數據中心供電系統，包括可再生能源發電系統和儲能電池；儲能電池與儲能變流器相連接，儲能變流器與交流母線i段以及交流母線ii段相連接；可再生能源發電系統的降壓站的輸出端與儲能變流器的輸入端以及交流母線i段相連接；市電的輸出端與儲能變流器的輸入端以及交流母線ii段相連接；還包括一個或多個變壓器；每一個變壓器的高壓側均與交流母線i段以及交流母線ii段相連接；每一個變壓器的低壓側均與一個igbt整流器的交流側相連接，每一個igbt整流器的直流側均與一個ups直流配電柜的輸入端相連接；還包括一個或多個it負載；ups直流配電柜的輸出端與it負載相連接。
3、在一些實施方式中，變壓器、igbt整流器、ups直流配電柜均為多個，每一個it負載均與兩個ups直流配電柜的輸出端相連接。
4、在一些實施方式中，變壓器、igbt整流器、ups直流配電柜、it負載的個數相同；每一個ups直流配電柜的輸出端與兩個it負載相連接。
5、在一些實施方式中，變壓器為電力變壓器。
6、在一些實施方式中，可再生能源發電系統的降壓站的輸出端為第一10kv電源，市電的輸出端的輸出端為第二10kv電源。
7、依據本發明第二方面的技術方案，本發明提供了一種基于可再生能源發電的數據中心供電方法，其采用本發明的基于可再生能源發電的數據中心供電系統，其包括如下步驟：
8、可再生能源發電系統所發出的電力、儲能電池通過儲能變流器所發出的電力和市電所發出的電力共同匯集于母線，并傳輸至變壓器；通過變壓器對電壓進行調整，再通過igbt整流器將交流電力轉化為直流電力，最后經ups直流配電柜送至it負載。
9、在一些實施方式中，可再生能源發電系統所發出的電力和市電所發出的電力能夠通過儲能變流器進行回輸以作為儲能電池的充電來源。
10、在一些實施方式中，可再生能源發電系統所發出的電力作為主要供電電源，市電所發出的電力作為備用供電電源；當主要供電電源不足以滿足it負載供電需求時，由市電供電、補齊不足的部分。
11、在一些實施方式中，當可再生能源發電系統所發出的電力產生波動時，儲能電池進行充放電以彌補可再生能源發電系統所發出的電力與所需電力之間的電能差。
12、在一些實施方式中，每個it負載由兩個ups直流配電柜共同供電；當為一個it負載供電的其中一個ups直流配電柜停機時，由另一個ups直流配電柜為it負載供電。
13、與現有技術相比，本發明的有益技術效果如下：
14、1、本發明的基于可再生能源發電的數據中心供電系統及方法中可再生能源發電系統和市電兩種電源互為備用，保證數據中心供電可靠性；同時還配備了儲能電池及儲能變流器以增加系統供電穩定性，在可再生能源發電產生波動時，儲能電池能夠進行充放電以彌補電源供電端與負荷用電端的電能差；儲能電池設置在電源交流側，與設置在電源直流側相比，儲能電池靠近可再生能源發電側可以更快速地響應由于風光資源波動帶來的發電功率影響；儲能電池同時也可以與市電相連進行充電，進一步增加系統供電的穩定性。
15、2、本發明的基于可再生能源發電的數據中心供電系統及方法在電源側采用典型的“2+1”dr（分布式冗余）系統架構，變壓器同時與交流母線i段和交流母線ii段相連，與現有的“巴拿馬電源系統”相比，本方案可采用一般變壓器（電力變壓器）取代移相變壓器，移相變壓器由于存在固定導通角的原因對單臺變壓器所能連接的負載個數有限制，而采用一般變壓器聯合igbt整流器的架構在例如10kv母線承載能力下對負載個數沒有限制；并且本方案不設置開關柜和兩級dc直流配電柜，采用電力變壓器與igbt整流器直接聯通，降低了開關損耗；每個it負載優選由兩個ups共同供電，當單個ups停機時，由另一個ups為負載供電；該冗余模式可在成本較低情況下實現高負載率。
16、3、本發明的基于可再生能源發電的數據中心供電系統及方法，在系統布置上，整流電源部分可采用一體化設計，以2500kva變壓器后端配電系統為例，傳統設備占地約300m2，采用了igbt整流器以及整合了ups直流配電柜后，占地面積可節省50%；基于igbt的整流系統，在電源側諧波率和直流紋波的表現要優于現有“巴拿馬”電源方案中所使用的“移相變壓器+多脈波整流”，在系統變負荷運行工況下，本方案系統效率可到達98%；在自建新能源發電場站，自發自用的情況下，新能源度電成本可低至0.1元/kwh～0.2元/kwh，對比商業用電電價，用電成本可下降88%。
1.一種基于可再生能源發電的數據中心供電系統，其特征在于，包括可再生能源發電系統和儲能電池（1）；儲能電池（1）與儲能變流器（2）相連接，儲能變流器（2）與交流母線i段（3）以及交流母線ii段（4）相連接；可再生能源發電系統的降壓站（5）的輸出端與儲能變流器（2）的輸入端以及交流母線i段（3）相連接；市電（6）的輸出端與儲能變流器（2）的輸入端以及交流母線ii段（4）相連接；
2.根據權利要求1所述的基于可再生能源發電的數據中心供電系統，其特征在于，變壓器（7）、igbt整流器（8）、ups直流配電柜（9）均為多個，每一個it負載（10）均與兩個ups直流配電柜（9）的輸出端相連接。
3.根據權利要求2所述的基于可再生能源發電的數據中心供電系統，其特征在于，變壓器（7）、igbt整流器（8）、ups直流配電柜（9）、it負載（10）的個數相同；每一個ups直流配電柜（9）的輸出端與兩個it負載（10）相連接。
4.根據權利要求1所述的基于可再生能源發電的數據中心供電系統，其特征在于，變壓器（7）為電力變壓器。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的基于可再生能源發電的數據中心供電系統，其特征在于，可再生能源發電系統的降壓站（5）的輸出端為第一10kv電源，市電（6）的輸出端的輸出端為第二10kv電源。
6.一種基于可再生能源發電的數據中心供電方法，其特征在于，其采用根據權利要求1至5中任一項所述的基于可再生能源發電的數據中心供電系統，其包括如下步驟：
7.根據權利要求6所述的基于可再生能源發電的數據中心供電方法，其特征在于，可再生能源發電系統所發出的電力和市電（6）所發出的電力能夠通過儲能變流器（2）進行回輸以作為儲能電池（1）的充電來源。
8.根據權利要求6所述的基于可再生能源發電的數據中心供電方法，其特征在于，可再生能源發電系統所發出的電力作為主要供電電源，市電（6）所發出的電力作為備用供電電源；當主要供電電源不足以滿足it負載（10）供電需求時，由市電（6）供電、補齊不足的部分。
9.根據權利要求6所述的基于可再生能源發電的數據中心供電方法，其特征在于，當可再生能源發電系統所發出的電力產生波動時，儲能電池（1）進行充放電以彌補可再生能源發電系統所發出的電力與所需電力之間的電能差。
10.一種基于可再生能源發電的數據中心供電方法，其特征在于，其采用根據權利要求2或3所述的基于可再生能源發電的數據中心供電系統，其包括如下步驟：