一种数据中心的供能系统及供能方法与流程

本发明涉及计算机技术领域，特别涉及一种数据中心的供能系统及供能方法。

背景技术：

近年来，随着我国互联网、云计算和大数据产业的加速发展，数据中心建设将迎来发展高潮。数据中心蓬勃发展的过程中，数据中心的供能方式成为人们关注的焦点。

目前，数据中心的供能方式为传统的外部电网提供市电给数据中心进行24小时供电。提供电能主要用于维持数据中心正常工作和保持数据中心的温度稳定。

由于数据中心能耗高且逐年增长，现有供能方式无法满足数据中心运行所需的高能耗。因此，需要开发一套供能系统及方法降低数据中心的能耗。

技术实现要素：

本发明实施例提供了一种数据中心的供能系统及供能方法，能够降低数据中心的能耗。

第一方面，本发明提供了一种数据中心的供能系统，包括：检测模块、控制模块、市电供能模块和燃气供能模块；其中，

所述检测模块，用于确定数据中心的能量消耗信息；根据所述能量消耗信息确定所述数据中心以市电供能方式运行的第一能耗和所述数据中心以燃气供能方式运行的第二能耗；判断所述第一能耗是否小于所述第二能耗，如果是，则向所述控制模块发送第一触发信号；否则，向所述控制模块发送第二触发信号；

所述控制模块，用于在接收到所述检测模块发送的所述第一触发信号时，控制所述市电供能模块向所述数据中心提供电能和冷能；在接收到所述检测模块发送的所述第二触发信号时，控制所述燃气供能模块向所述数据中心提供电能和冷能。

优选地，所述燃气供能模块，包括：燃气内燃机、发电机和制冷工作组；

所述燃气内燃机，用于在所述控制模块的控制下燃烧燃气以产生燃烧热能，并形成燃烧产物；将所述燃烧热能转化为机械能；

所述发电机，用于利用所述燃气内燃机产生的所述机械能向所述数据中心提供所述电能；

所述制冷工作组，用于利用所述燃气内燃机产生的所述燃烧产物携带的余热向所述数据中心提供所述冷能。

优选地，所述能量消耗信息，包括：所述数据中心的电能消耗信息和冷能消耗信息；

所述检测模块，进一步用于在预设时间阈值内获取当前运行的供能模块提供的供电量、供冷量、所述电能消耗信息和所述冷能消耗信息；根据所述电能消耗信息和所述冷能消耗信息，分别比较所述供电量与电能消耗量所述供冷量与冷能消耗量，并判断所述供电量和所述供冷量是否均不小于所述电能消耗量和所述冷能消耗量；当所述供电量和所述供冷量中存在至少一个小于所述电能消耗量和/或所述冷能消耗量时，判断所述供电量和/或所述供冷量是否为最大供电量和/或最大供冷量，如果是，向所述控制模块发送所述第一触发信号或所述第二触发信号，使得所述市电供能模块和所述燃气供能模块同时向所述数据中心提供电能和冷能；否则，向所述当前运行的供能模块发送调整信号；

所述当前运行的供能模块，用于当接收到调整信号时，增加所述供电量和/或所述供冷量，以使所供电量和所述供冷量均不小于所述电能消耗量和所述冷能消耗量。

优选地，进一步包括：配电装置和蓄电装置；

所述配电装置，用于当所述供电量大于所述电能消耗量时，将多余的所述供电量存储到蓄电装置中；

所述蓄电装置，用于存储电量，以及当所述供电量小于所述电能消耗量时，向所述数据中心输送已存储的电量。

优选地，进一步包括：配冷装置和蓄冷装置；

所述配冷装置，用于当所述供冷量大于所述冷能消耗量时，将多余的所述供冷量存储到所述蓄冷装置中；

所述蓄冷装置，用于存储冷量，以及当所述供冷量大于所述冷能消耗量时，向所述数据中心输送已存储的冷量。

优选地，进一步包括：时钟模块模块；

所述时钟模块，用于判断当前时间是否在低谷电时段内，如果是，触发所述检测模块根据所述能量消耗信息和低谷电时段的市电价格确定所述第一能耗；否则，触发所述检测模块根据所述能量消耗信息和高峰电时段的市电价格确定所述第一能耗。

第二方面，本发明提供了一种数据中心的供能方法，包括：

确定数据中心的能量消耗信息；

根据所述能量消耗信息确定所述数据中心以市电供能方式运行的第一能耗和所述数据中心以燃气供能方式运行的第二能耗；

判断所述第一能耗是否小于所述第二能耗，如果是，选择以所述市电供能方式向所述数据中心提供电能和冷能；否则，选择以所述燃气供能方式向所述数据中心提供电能和冷能。

优选地，所述选择以所述燃气供能方式向所述数据中心提供电能和冷能，包括：

根据所述第一触发信号，燃烧燃气以产生燃烧热能，并形成燃烧产物；

将所述燃烧热能转化为机械能；

利用所述机械能向所述数据中心提供所述电能；

利用所述燃烧产物携带的余热向所述数据中心提供所述冷能。

优选地，所述能量消耗信息，包括：所述数据中心的电能消耗信息和冷能消耗信息；

在预设时间阈值内获取已选择的供能方式对应的供电量、供冷量、所述电能消耗信息和所述冷能消耗信息；根据所述电能消耗信息和所述冷能消耗信息，分别比较所述供电量与电能消耗量、所述供冷量与冷能消耗量，并判断所述供电量和所述供冷量是否均不小于所述电能消耗量和所述冷能消耗量；

当所述供电量和所述供冷量中存在至少一个小于所述电能消耗量和/或所述冷能消耗量时，判断所述供电量和/或所述供冷量是否为最大供电量和/或最大供冷量，如果是，选择以两种供能方式同时向所述数据中心提供电能和冷能；否则，增加所述供电量和/或所述供冷量，以使所述供电量和所述供冷量均不小于所述电能消耗量和所述冷能消耗量。

优选地，进一步包括：当所述供电量大于所述电能消耗量时，存储多余的所述供电量；

当所述供电量小于所述电能消耗量时，利用已存储的电量向所述数据中心提供所述电能。

优选地，进一步包括：当所述供冷量大于所述冷能消耗量时，存储多余的所述供冷量；

当所述供冷量小于所述冷能消耗量时，利用已存储的冷量向所述数据中心提供所述冷能。

优选地，在所述根据所述能量消耗信息确定市电供能方式的第一能耗之前，进一步包括：

判断当前时间是否在低谷电时段内，如果是，则根据所述能量消耗信息和低谷电时段的市电价格确定所述第一能耗；否则，根据所述能量消耗信息和高峰电时段的市电价格确定所述第一能耗。

本发明实施例提供了一种数据中心的供能系统及供能方法，在一定条件下，数据中心会因为供能方式的不同而产生不同的能耗，通过数据中心的能量消耗信息能够确定数据中心以市电供能方式运行的第一能耗和数据中心以燃气供能模方式运行的第二能耗。再通过比较第一能耗和第二能耗，确定数据中心以哪一种供能方式运行产生的能耗低，并通过发送第一触发信号或第二触发信号，触发对应的供能模块向数据中心提供电能和冷能。由此可见，本发明提供两套供能方式，并能够确定每套供能方式的能耗，因此能够选择以能耗最低的方式向数据中心提供电能和冷能，从而实现降低数据中心的能耗的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一个实施例提供的一种数据中心的供能系统的结构示意图；

图2是本发明一个实施例提供的另一种数据中心的供能系统的结构示意图；

图3是本发明一个实施例提供的又一种数据中心的供能系统的结构示意图；

图4是本发明一个实施例提供的再一种数据中心的供能系统的结构示意图；

图5是本发明一个实施例提供的还一种数据中心的供能系统的结构示意图；

图6是本发明一个实施例提供的一种数据中心的供能方法的流程图；

图7是本发明一个实施例提供的另一数据中心的供能方法的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明实施例提供了一种数据中心的供能系统，包括：检测模块101、控制模块102、市电供能模块103和燃气供能模块104；其中，

检测模块101，用于确定数据中心的能量消耗信息；根据所述能量消耗信息确定所述数据中心以市电供能方式运行的第一能耗和所述数据中心以燃气供能模方式运行的第二能耗；判断所述第一能耗是否小于所述第二能耗，如果是，则向所述控制模块发送第一触发信号；否则，向所述控制模块发送第二触发信号；

控制模块102，用于在接收到所述检测模块发送的所述第一触发信号时，控制市电供能模块103向所述数据中心提供电能和冷能；在接收到所述检测模块发送的所述第二触发信号时，控制燃气供能模块104向所述数据中心提供电能和冷能。

本发明实施例提供了一种数据中心的供能系统，在一定条件下，数据中心会因为供能方式的不同而产生不同的能耗，通过数据中心的能量消耗信息能够确定数据中心以市电供能方式运行的第一能耗和数据中心以燃气供能模方式运行的第二能耗。再通过比较第一能耗和第二能耗，确定数据中心以哪一种供能方式运行产生的能耗低，并通过发送第一触发信号或第二触发信号，触发对应的供能模块向数据中心提供电能和冷能。由此可见，本发明提供两套供能方式，并能够确定每套供能方式的能耗，因此能够选择以能耗最低的方式向数据中心提供电能和冷能，从而实现降低数据中心的能耗的目的。

为了保证以能耗较低的供能方式运行数据中心，需要在传统的市电供能装置之外给数据中心在配置一个供能装置，如图2所示，本发明实施例提供了另一种数据中心的供能系统，燃气供能模块104，包括：燃气内燃机1041、发电机1042和制冷工作组1043；

燃气内燃机1041，在所述控制模块的控制下燃烧燃气以产生燃烧热能，并形成燃烧产物；将所述燃烧热能转化为机械能；

发电机1042，用于利用所述燃气内燃机产生的所述机械能向所述数据中心提供所述电能；

制冷工作组1043，用于利用所述燃气内燃机产生的所述燃烧产物携带的所述余热向所述数据中心提供所述冷能。

燃气内燃机是燃气供能模块的动力源，通过燃气燃烧向发电机提供机械能，以及向制冷工作组提供汽化制冷剂的热能。这种方式能够充分利用燃气燃烧后的热量，从而达到降低能耗的作用。燃气内燃机使用的燃气包括：天然气、人工燃气、液化石油气等，制冷工作组包括：溴化锂机组。

数据中心在运行时，电能消耗量和冷能消耗量会变动，可能会高于供能模块的供电量和供冷量，为了解决该问题，本发明的一个实施例中，检测模块101进一步用于在预设的时间域内获取供能装置的供冷量和供电量，以及数据中心的电能消耗量和冷能消耗量，并比较供电量与电能消耗量的大小、供冷量与冷能消耗量的大小。如果供电量量小于电能消耗量、或供冷量小于冷能消耗量、或两者都不能满足数据中的能量负荷，那么对应地判断供电量是否为最大供电量或判断供冷量是否为最大供冷量，如果是，说明只运行一个供能装置不能维持数据中心的正常运行，需要同时运行两个供能装置；如果不是，可以对应地增加供能装置的供电量、供冷量。

下面供电量小于电能消耗量为例，说明以上过程。例如，燃气供能模块的供电量为1000w，最大供电量为2000w，如果电能消耗量为1500w，此时电能消耗量小于最大供电量，可以通过增加燃烧时燃气在汽缸中的的浓度，以满足电能消耗量；如果负荷为2500w，那么需要发送第一触发信号，以控制市电供能模块向数据中心输送500w的电能。对于供冷量小于冷能消耗量情况，处理方法与供电量小于电能消耗量的情况一样。

数据中心在运行时，电能消耗量可能会低于供能模块的供电量，为了减少能耗，如图3所示，本发明实施例提供了又一种数据中心的供能系统，进一步包括：配电装置301和蓄电装置302；

配电装置301，用于当所述供电量大于所述电能消耗量时，将多余的所述供电量存储到蓄电装置302中；

蓄电装置302，用于存储电量，以及当所述供电量小于所述电能消耗量时，向所述数据中心输送已存储的电量。

通过上述装置，可以暂时存储多余的供电量，当供电量低于电能消耗量时可以将存储的电能提供给数据中心。

数据中心在运行时，冷能消耗量可能会低于供能模块的供冷量，为了减少能耗，如图4所示，本发明实施例提供了再一种数据中心的供能系统，进一步包括：配冷装置401和蓄冷装置402；

配冷装置401，用于当所述供冷量大于所述冷能消耗量时，将多余的所述供冷量存储到蓄冷装置401中；

蓄冷装置402，用于存储冷量，以及当所述供冷量大于所述冷能消耗量时，向所述数据中心输送已存储的冷量。

通过上述装置，可以暂时存储多余的供冷量，当供电量低于电能消耗量时可以将存储的电能提供给数据中心。

在确定是市电供能系统的第一能耗时，要考虑不同时段的电价对第一能耗的应影响，如图5所示，本发明实施例提供了还一种数据中心的供能系统，进一步包括：时钟模块501；

时钟模块501，用于判断当前时间是否在低谷电时段内，如果是，则根据低谷电时段的市电价格确定所述第一能耗。

一般在低谷电时段的时候，供电量大于用电量，所以该时段内的电价相对较低。而在高峰电时段的时候，供电量小于用电量，所以该时段内的电价相对较高。因此低谷电时段和高峰电时段对应的数据中心的第一能耗能耗是不同的需要分别计算。

如图6所示，本发明实施力提供了一种数据中心的供能方法，包括以下步骤：

步骤601，确定数据中心的能量消耗信息。

步骤602，根据所述能量消耗信息确定所述数据中心以市电供能方式运行市电供能方式的第一供能能耗能耗和所述数据中心以燃气供能方式运行燃气供能方式的第二供能能耗能耗。

步骤603，判断所述第一能耗是否小于所述第二能耗，如果是，执行步骤604；否则，执行步骤605。

步骤604，选择以所述市电供能方式向所述数据中心提供电能和冷能。

步骤605，选择以所述燃气供能方式向所述数据中心提供电能和冷能。

在本发明的一个实施例中，所述选择以所述燃气供能方式向所述数据中心提供电能和冷能，包括：

根据所述第一触发信号，燃烧燃气以产生燃烧热能，并形成燃烧产物；

将所述燃烧热能转化为机械能；

利用所述机械能向所述数据中心提供所述电能；

利用所述燃烧产物携带的余热向所述数据中心提供所述冷能。

在本发明的一个实施例中，所述能量消耗信息，包括：所述数据中心的电能消耗信息和冷能消耗信息；

在预设时间阈值内获取已选择的供能方式对应的供电量、供冷量、所述电能消耗信息和所述冷能消耗信息；根据所述电能消耗信息和所述冷能消耗信息，分别比较所述供电量与电能消耗量、所述供冷量与冷能消耗量，并判断所述供电量和所述供冷量是否均不小于所述电能消耗量和所述冷能消耗量；

当所述供电量和所述供冷量中存在至少一个小于所述电能消耗量和/或所述冷能消耗量时，判断所述供电量和/或所述供冷量是否为最大供电量和/或最大供冷量，如果是，选择以两种供能方式同时向所述数据中心提供电能和冷能；否则，增加所述供电量和/或所述供冷量，以使所述供电量和所述供冷量均不小于所述电能消耗量和所述冷能消耗量。

在本发明的一个实施例中，进一步包括：当所述供电量大于所述电能消耗量时，存储多余的所述供电量；

当所述供电量小于所述电能消耗量时，利用已存储的电量向所述数据中心提供所述电能。

在本发明的一个实施例中，进一步包括：当所述供冷量大于所述冷能消耗量时，存储多余的所述供冷量；

当所述供冷量小于所述冷能消耗量时，利用已存储的冷量向所述数据中心提供所述冷能。

在本发明的一个实施例中，在所述根据所述能量消耗信息确定市电供能方式的第一能耗之前，进一步包括：

判断当前时间是否在低谷电时段内，如果是，则根据所述能量消耗信息和低谷电时段的市电价格确定所述第一能耗；否则，根据所述能量消耗信息和高峰电时段的市电价格确定所述第一能耗。

为了更好地说明本发明实施例，以燃气能耗小于市电能耗为例，如图7所示，本发明实施力提供了一种数据中心的供能方法，包括以下步骤：

步骤701，确定数据中心的能量消耗信息。

步骤702，根据当前时间的市电价格和数据中心的能量消耗信息，确定数据中心的第一能耗；根据所述能量消耗信息，确定数据中心的第二能耗。

在本发明实施例中，市电供能通过接入外部电网来实现，燃气供能通过冷热电三联供来实现。

步骤703，判断第一能耗是否小于第二能耗，如果是，执行步骤704；否则，执行步骤714。

步骤704，选择以燃气供能方式向数据中心提供电能和冷能。

步骤705，燃烧燃气以产生燃烧热能，并形成燃烧产物。

步骤706，将燃烧热能转化为机械能，并利用机械能向数据中心提供电能；利用燃烧产物携带的余热向数据中心提供冷能。

在本发明实施例中，燃气内燃机燃烧天然气得到燃烧热能和燃烧产物，以溴化锂机组为制冷工作组，向数据中心提供冷能。溴化锂机组的制冷剂是水，利用燃烧产物的余热将水汽化，形成高压高温水蒸气，从而为制冷过程提供动力。

步骤707，在预设时间阈值内获取燃气供能方式对应的供电量、供冷量、数据中心的电能消耗信息和冷能消耗信息。

步骤708，根据电能消耗信息和冷能消耗信息，分别比较供电量与电能消耗量、供冷量与冷能消耗量。

步骤709，判断供电量和供冷量是否均不小于电能消耗量和冷能消耗量，如果是，执行步骤713；否则，执行步骤710。

步骤710，判断供电量和/或供冷量是否为最大供电量和/或最大供冷量，如果是，执行步骤711；否则，执行步骤712。

步骤711，选择两种供能方式同时向数据中心提供电能和/或冷能。

在本发明实施例中，同时选择两种供能方式时，两种供能方式供电电路为并联关系。

步骤712，增加供电量和/或供冷量，以使供电量和供冷量均不小于电能消耗量和冷能消耗量。

在本发明实施例中，如果燃气供能方式的供电量不够，可以增加燃烧时，天然气在气缸中的浓度；如果供冷量不够，在溴化锂机组中通入并燃烧一定量的天然气以汽化更多的制冷剂。

步骤713，当供电量或供冷量大于电能消耗量或冷能消耗量时，存储多余的供电量或供冷量。

在本发明实施例中，存储的电量或冷量可以在供电量或供冷量小于电能消耗量或冷能消耗量时，输送给数据中心。其中存储的电能还可以发送给外部电网。

步骤714，选择市电供能方式向所述数据中心提供电能和冷能。

在本发明实施例中，默认为在低谷电时段，选择市电供能方式给数据中心提供电能和冷能，其他时段选择燃气供能方式给数据中心提供电能和冷能。

综上所述，本发明各个实施例至少具有如下有益效果：

1、本发明一个实施例中，在一定条件下，数据中心会因为供能方式的不同而产生不同的能耗，通过数据中心的能量消耗信息能够确定数据中心以市电供能方式运行的第一能耗和数据中心以燃气供能模方式运行的第二能耗。再通过比较第一能耗和第二能耗，确定数据中心以哪一种供能方式运行产生的能耗低，并通过发送第一触发信号或第二触发信号，触发对应的供能模块向数据中心提供电能和冷能。由此可见，本发明提供两套供能方式，并能够确定每套供能方式的能耗，因此能够选择以能耗最低的方式向数据中心提供电能和冷能，从而实现降低数据中心的能耗的目的。

2、本发明一个实施例中，通过配置能够高效利用燃气燃烧产生的能量的供能模块为数据中心提供电能和冷能，进一步降低数据中心的能耗。

3、本发明一个实施例中，通过将多余的供冷量存储到蓄冷装置，以及将多余的供电量存储到蓄电装置，为数据中心在运行过程中节约大量能源，进一步降低数据中心的能耗。

4、本发明一个实施例中，通过判断时间是否在低谷电时段内，能够准确地确定出数据中心的第一能耗，从而能够正确的选择供能方式。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个〃····〃”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同因素。

最后需要说明的是：以上所述仅为本发明的较佳实施例，仅用于说明本发明的技术方案，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。