一种能源综合利用系统及其运行工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种能源综合利用系统及其运行工艺，该系统的LNG站与分布式能源站、数据中心、用户相连，向分布式能源站、用户提供天然气，向数据中心提供冷能；数据中心向LNG站提供气化所需的热能；数据中心与室外空气连通，且与分布式能源站、市电相连，分布式能源站向数据中心提供冷能和电能，市电向数据中心提供电能，在环境温度较低时从室外获取所需的冷能。夏季，数据中心主要依靠燃用天然气的分布式能源站进行供电和制冷，同时综合利用LNG再气化的冷能；冬季，则利用LNG站及室外空气对数据中心进行冷却，并利用市电进行供电。具有对天然气和电能双重“削峰填谷”的作用；降低能耗及投资成本，高效、高可靠、低排放。
【专利说明】一种能源综合利用系统及其运行工艺
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种集数据中心、分布式能源站和LNG站于一体的能源高效综合利用方法。
【背景技术】
[0002]天然气在从气田开采经过净化和超低温处理，体积骤缩600倍转变为超低温液体，形成液化天然气(LNG)。经净化、液化而成的_162°C低温LNG液体，通过运输船大规模的运往全球的天然气市场。但低温的LNG液体无法直接使用，需要再气化转变为气态压缩天然气(CNG)通过管网送到最终用户。LNG气化所需的热量，以往是通过与海上换热或者通过燃烧天然气补充加热的方式提供。如此巨量的冷能不仅没有被科学利用，而且破坏了海洋生态环境甚至消耗了天然气资源。目前，我国已充分重视LNG冷能利用，在新建的LNG接收站附近，都配套有空气分离、轮胎粉碎、发电、冷库、煤气化、轻烃分离等装置。然而，这些装置的平稳运行受系统流量波动及压力的影响较大，冷能利用效率较低。必须寻找更合理的冷能利用方式，提高冷能的附加值，以降低LNG的下游成本。
[0003]数据中心是现代信息系统的关键基础设施，随着大数据时代的到来，数据中心的规模和数量正在高速增长。据ICTresearch咨询公司调查数据表明，中国每年新建、扩建数据中心面积增长率超15%，新增数据中心数量增长率超6%。数据中心能耗一般由IT设备能耗、制冷系统能耗、UPS转化能耗、照明系统和新风系统能耗以及门禁、消防、闭路电视监控等弱电系统能耗五部分组成，前三部分能耗占数据中心总能耗约95%。高度可靠的电能和冷能供应是数据中心正常运行的先决条件，一旦宕机将会造成数据损坏甚至丢失等严重后果。当前，数据中心供电基本以传统的市电为主，供冷基本以传统的电制冷方式为主，这种供能方式在用电高峰时会对外电网造成较大负担；另一方面，传统市电通常以火力发电为主，而火力发电能源利用效率较低，而且碳排放量大，对环境污染严重，并且，随着数据中心规模的不断扩大，这种供能方式必将导致碳排放量的急剧增大。
[0004]分布式能源站采用天然气冷、电联供方式，直接面向用户、按用户需求提供各种形式的能量。它不同于传统的“大机组、大电厂、大电网”的集中式能源生产与供应模式，而是分散在用户端，以能源综合梯级利用模式来达到更高能源利用率、更低能源成本、更高功能安全性以及更好环保性能等多功能目标。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种集数据中心、分布式能源站和LNG站于一体的能源高效综合利用系统。
[0006]本发明的另一个目的在于提供该能源高效综合利用系统的运行工艺。
[0007]为了实现上述目的，本发明采取以下技术方案:
能源高效综合利用系统，包括数据中心、分布式能源站和LNG站三大主体设施；LNG站与分布式能源站、数据中心、用户相连，向分布式能源站、用户提供天然气，向数据中心提供冷能；数据中心向LNG站提供气化所需的热能；
数据中心与室外空气连通，且与分布式能源站、市电相连，分布式能源站向数据中心提供冷能和电能，市电向数据中心提供电能，在环境温度较低时从室外获取所需的冷能。
[0008]能源高效综合利用系统的运行工艺，如下:
夏季，LNG站为分布式能源站、用户提供天然气，同时将气化换热过程释放的冷能提供给数据中心；分布式能源站燃用天然气发电为数据中心提供电能，分布式能源站利用燃用天然气后的烟气余热进行制冷为数据中心提供冷能，缓解市电的压力；
冬季，LNG站为采暖用户提供天然气，LNG气化释放的冷能联合室外空气系统保障数据中心的冷能需求，此时分布式能源站基本停止运行，数据中心由外网市电提供电能。
[0009]春、秋季季节，数据中心所需冷能由分布式能源站和LNG站互为补充提供；所需电能可由分布式能源站和外网市电互为补充提供。
[0010]本发明与同类技术相比，具有以下显著优点:
1、在夏季用电高峰、用气低谷时，消耗LNG站天然气，利用分布式能源站为数据中心提供电能和冷能；在冬季用气高峰时，利用市电为数据中心供电，对市电和天然气具有双重“削峰填谷”作用。
[0011]2、将LNG的冷能应用到数据中心供冷，不仅提高了能源利用效率，减少了电能消耗，而且缓解了 LNG气化时对环境的负面影响。
[0012]3、在冬季，采用LNG的冷能联合室外空气对数据中心进行自然冷却，能大大减少数据中心供冷能耗。
[0013]4、系统综合节能效率大于15%。
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是本发明系统的结构示意图。
[0015]图2是图1中分布式能源站的一种具体实现的示意图。
【具体实施方式】
[0016]为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加的清楚，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完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。
[0017]图1所示为本发明系统结构示意图。如图1所示,该系统包括LNG站1、分布式能源站2和数据中心3。
[0018]LNG站I与分布式能源站2、数据中心3、用户6相连，向分布式能源站2、用户6提供天然气，向数据中心3提供冷能。数据中心3和室外空气系统4连通且与市电5相连接。分布式能源站2与数据中心3连接，可向数据中心3提供冷能和电能；在分布式能源站2正常工作时，数据中心3从分布式能源站2获取冷能和电能；在分布式能源站2停运检修时，数据中心3从LNG站1、室外空气系统4获取冷能，从市电5获取电能。
[0019]实施例1
图2所示为图1中分布式能源站的一种具体实现的示意图。LNG站I为分布式能源站中的燃气发电设备7提供天然气发电；制冷设备8利用燃气发电设备7发电所产出的高温烟气或缸套水等余热进行制冷为数据中心3提供冷能；当燃气发电设备7停机或高温烟气或缸套水等余热供量不足时，LNG站I为制冷设备8提供天然气补燃。
[0020]工作过程:
根据实际情况，图1所示系统可在夏季模式、冬季模式或过渡季节模式下运行。
[0021]在夏季运行模式下，LNG站I处于用气低谷，而外电网处于用电高峰，在该运行模式下，LNG站I为分布式能源站2、用户6提供气化升温后的天然气，同时LNG气化释放的冷能为数据中心3供冷。分布式能源站2燃用天然气发电为数据中心3提供电能，并利用燃烧后烟气等余热进行制冷为数据中心3提供冷能。此时，外电网处于分布式能源站2事故时的应急备用状态。
[0022]在冬季运行模式下，由于居民采暖负荷增加，LNG站I处于用气高峰，LNG站I为用户6提供天然气；在该运行模式下，数据中心3由外网市电提供电能；由于室外空气温度较低，数据中心3的设备由LNG站I液体天然气气化释放的冷能联合室外空气系统4进行冷却。在该运行模式下，分布式能源站2可进行设备停机检修或处于外电网故障时的应急备用状态。
[0023]在过渡季节运行模式下，数据中心3所需冷能可根据实际情况由分布式能源站2和LNG站I互为补充进行提供；所需电能可根据实际情况由分布式能源站2和外网市电5互为补充进行提供。
[0024]实施例只是为了便于理解本发明的技术方案，并不构成对本发明保护范围的限制，凡是未脱离本发明技术方案的内容或依据本发明的技术实质对以上方案所作的任何的简单修改及等同变化与修饰，均仍属于本发明保护范围之内。
【权利要求】
1.一种能源综合利用系统，其特征在于，包括数据中心、分布式能源站和LNG站三大主体设施；LNG站与分布式能源站、数据中心、用户相连，向分布式能源站、用户提供天然气，向数据中心提供冷能；数据中心向LNG站提供气化所需的热能； 数据中心与室外空气连通，且与分布式能源站、市电相连，分布式能源站向数据中心提供冷能和电能，市电向数据中心提供电能，在环境温度较低时从室外获取所需的冷能。
2.权利要求1所述的能源综合利用系统的运行工艺，其特征在于: 夏季模式，LNG站为分布式能源站、用户提供天然气，同时将气化换热过程释放的冷能提供给数据中心；分布式能源站燃用天然气发电为数据中心提供电能，分布式能源站利用燃用天然气后的烟气余热进行制冷为数据中心提供冷能，缓解市电的压力； 冬季模式，LNG站为采暖用户提供天然气，LNG气化释放的冷能联合室外空气系统保障数据中心的冷能需求，此时分布式能源站基本停止运行，数据中心由外网市电提供电能。
3.根据权利要求2所述的能源综合利用系统的运行工艺，其特征在于还包括过渡模式，即春、秋季模式:数据中心所需冷能由分布式能源站和LNG站互为补充提供；所需电能可由分布式能源站和外网市电互为补充提供。
【文档编号】F17C7/04GK104197576SQ201410372087
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年7月31日 优先权日:2014年7月31日
【发明者】沈建锋, 陈太平, 张岗, 李鑫, 商凡, 徐枫, 杜向前, 罗荣强, 钱汉清, 刘伟, 张立刚 申请人:江苏中核华纬工程设计研究有限公司