中國儲能網訊：隨著數(shù)據中心規(guī)模的不斷擴大，其能源消耗和散熱需求也日益增長。傳統(tǒng)的數(shù)據中心冷卻方式不僅能耗高，還難以滿足綠色低碳的發(fā)展需求。二氧化碳儲能系統(tǒng)與數(shù)據中心的耦合，為解決這一問題提供了創(chuàng)新性的解決方案。通過能源梯級利用和循環(huán)整合，這一技術不僅能夠顯著降低數(shù)據中心的能耗，還能提高能源利用效率，推動數(shù)據中心向綠色化、智能化方向發(fā)展。
一、系統(tǒng)運行原理
數(shù)據中心液冷系統(tǒng)中的冷媒吸收芯片散熱后溫度升高，通過管路循環(huán)進入二氧化碳儲能系統(tǒng)的釋能階段蒸發(fā)器，與二氧化碳進行換熱。冷卻后的冷媒重新進入數(shù)據中心機柜，持續(xù)為芯片散熱，形成完整的冷卻循環(huán)。這一過程實現(xiàn)了數(shù)據中心冷卻需求與儲能系統(tǒng)用熱需求的高效匹配，充分利用了數(shù)據中心的廢熱資源。
二、系統(tǒng)運行模式
正常運行模式
在正常運行模式下，二氧化碳儲能系統(tǒng)與數(shù)據中心深度耦合：
·熱量利用：二氧化碳在蒸發(fā)過程中吸收數(shù)據中心冷卻液的熱量，實現(xiàn)冷卻需求與用熱需求的精準匹配。
·能效提升：數(shù)據中心廢熱用于加熱膨脹前的二氧化碳，提升儲能系統(tǒng)的發(fā)電效率。
·成本優(yōu)化：儲能系統(tǒng)為數(shù)據中心提供穩(wěn)定冷源，降低冷卻能耗和初投資成本。
備用運行模式
當儲能系統(tǒng)因事故或檢修停用時，系統(tǒng)可切換至備用模式：
·獨立冷卻：冷凝單元獨立為數(shù)據中心提供冷卻服務。
·自動切換：通過自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)運行模式的快速切換。
·可靠保障：由電網電源驅動冷凝單元，確保數(shù)據中心冷卻的連續(xù)性和可靠性。
三、系統(tǒng)工作流程
儲能階段
·氣體液化：高溫高壓氣態(tài)二氧化碳經冷凝單元液化。
·能量儲存：液態(tài)二氧化碳儲存于儲液罐中，完成能量儲存。
·備用切換：在檢修時，冷凝單元可切換至數(shù)據中心冷卻模式，確保系統(tǒng)不間斷運行。
釋能階段（24小時連續(xù)運行）
1）熱量回收
·氣體釋放：高壓二氧化碳從儲壓罐流出。
·余熱利用：在蒸發(fā)器中吸收數(shù)據中心冷卻液的余熱，二氧化碳溫度升高并氣化。
2）發(fā)電過程
氣體加熱：氣態(tài)二氧化碳進入加熱器進一步升溫。
能量轉換：高溫高壓二氧化碳驅動透平膨脹做功，帶動發(fā)電機發(fā)電。
循環(huán)利用：做功后的二氧化碳經換熱器冷卻后返回氣倉，準備下一次儲能循環(huán)。
四、系統(tǒng)核心優(yōu)勢
能效優(yōu)勢
降低能耗：通過高效換熱和廢熱利用，顯著降低數(shù)據中心的冷卻能耗。
提高效率：提升整體能源利用效率，降低數(shù)據中心的PUE值（電能使用效率）。
可靠性優(yōu)勢
穩(wěn)定供電：儲能系統(tǒng)作為數(shù)據中心的備用電源，減少對柴油發(fā)電機的依賴。
連續(xù)運行：通過備用模式和自動切換功能，確保數(shù)據中心的穩(wěn)定運行。
環(huán)保優(yōu)勢
清潔能源：提供綠色電力供應，減少化石能源消耗。
低碳排放：降低碳排放量，符合綠色數(shù)據中心的發(fā)展戰(zhàn)略。
五、應用特點
環(huán)境適應性強：適用于高緯度、高熱負荷等多種地理環(huán)境。
協(xié)同能力強：可與其他可再生能源（如風能、太陽能）協(xié)同運行。
技術自主可控：核心技術和動力裝備實現(xiàn)全國產化，保障系統(tǒng)安全可靠。
六、發(fā)展前景
二氧化碳儲能系統(tǒng)與數(shù)據中心的深度耦合，通過能源梯級利用和循環(huán)整合，將成為下一代綠色數(shù)據中心的核心技術解決方案。這一技術不僅能夠顯著降低數(shù)據中心的運營成本，還能推動數(shù)據中心行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為全球綠色低碳目標的實現(xiàn)提供重要支撐。
在未來，隨著技術的不斷成熟和應用的廣泛推廣，二氧化碳儲能系統(tǒng)與數(shù)據中心的耦合模式有望成為數(shù)據中心行業(yè)的標配，為數(shù)字化時代的綠色發(fā)展注入新動力。
