供电系统及其供电控制方法与流程

本发明涉及数据中心的基础设备技术领域，尤其设一种供电系统及其供电控制方法。

背景技术：

随着云计算业务的高速发展，数据中心的规模越来越大，对供电可靠性的要求越来越高，为了充分保证业务的安全连续运行，数据中心配置有蓄电池等后备保障电源，作为应急备用系统的重要储能设备。

图1为现有技术中为数据中心的服务器供电的供电系统的结构图。如图1所示，现有技术的供电系统可以包括不间断电源S1和蓄电池S2，蓄电池S2通过开关K1接入不间断电源S1的直流母线。其中不间断电源S1可以采用高压直流电源(High Voltage Direct Current；HVDC)或者不间断电源(Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply；UPS)来实现。通常情况下，当市电正常时，K1闭合，蓄电池处于在线浮充方式，保证电池充满状态。同时通过不间断电源S1为数据中心的服务器供电。而当市电停电后，蓄电池通过直流母线放电，为数据中心的服务器供电；当市电恢复后，市电电源通过不间断电源S1为服务器供电，同时，通过直流母线为蓄电池充电。

但是，由上述可知，现有的供电系统中蓄电池日常的电池维护、保养，均需要消耗大量人力、物力；但是在使用中，该蓄电池长期处于浮充状态，生命周期内很少真正使用，造成了资源的极大浪费，

技术实现要素：

本发明提供了一种供电系统及其供电控制方法，以充分利用供电系统中的蓄电池，避免资源的浪费。

本发明提供一种供电系统，所述供电系统包括不间断电源、蓄电池和储能管控装置，所述不间断电源分别与所述蓄电池与数据中心的服务器连接；所述储能管控装置分别与所述不间断电源和所述蓄电池连接；

所述储能管控装置，用于确定当前时刻所对应的市电的供电阶段；并根据所述当前时刻所对应的所述市电的供电阶段，控制所述蓄电池进行充电或者放电。

进一步可选地，在如上所述的系统中，所述储能管控装置，具体用于若所述当前时刻所对应的所述供电阶段为供电高峰段或者所述供电平峰段，控制所述不间断电源切断与市电的连接；同时控制所述蓄电池通过不间断电源为所述服务器供电。

进一步可选地，在如上所述的系统中，所述储能管控装置，具体还用于检测并获取所述蓄电池的剩余电量；判断所述蓄电池的剩余电量是否小于最低预设阈值，若是，控制所述不间断电源与市电连接，且由市电通过所述不间断电源为所述服务器供电；同时控制市电通过所述不间断电源为所述蓄电池充电。

进一步可选地，在如上所述的系统中，所述储能管控装置，具体用于若所述当前时刻所对应的所述供电阶段为供电低谷段，控制市电通过所述不间断电源为所述服务器供电；同时控制市电通过所述不间断电源为所述蓄电池充电。

进一步可选地，在如上所述的系统中，所述储能管控装置，还用于检测所述蓄电池的运行状态数据，并根据所述运行状态数据检测所述蓄电池的运行状态数据和预设的运行状态参数范围，确定所述蓄电池是否运行正常；并当所述蓄电池运行不正常时，发出告警信息。

进一步可选地，在如上所述的系统中，所述储能管控装置，具体用于检测所述蓄电池的放电电流、放电电压或者温度；并判断所述蓄电池的放电电流是否在放电电流范围内、所述放电电压是否在放电电压范围内以及所述温度是否在温度范围内；当所述蓄电池的放电电流不在放电电流范围内、所述放电电压不在放电电压范围内以及所述温度不在温度范围内中至少一个发生时，确定所述蓄电池运行不正常；否则，确定所述蓄电池运行正常；并当所述蓄电池运行不正常时，发出告警信息。

本发明还提供一种如上任一所述的供电系统的供电控制方法，所述供电控制方法包括：

所述储能管控装置确定当前时刻所对应的市电的供电阶段；

所述储能管控装置根据所述当前时刻所对应的所述市电的供电阶段，控制所述蓄电池进行充电或者放电。

进一步可选地，在如上所述的方法中，所述储能管控装置根据所述当前时刻所对应的所述市电的供电阶段，控制所述蓄电池进行充电或者放电，具体包括：

若所述当前时刻所对应的所述供电阶段为供电高峰段或者所述供电平峰段，所述储能管控装置控制所述不间断电源切断与市电的连接；同时控制所述蓄电池通过不间断电源为所述服务器供电。

进一步可选地，在如上所述的方法中，还包括：

所述储能管控装置检测并获取所述蓄电池的剩余电量；

所述储能管控装置判断所述蓄电池的剩余电量是否小于最低预设阈值；

若是，所述储能管控装置控制所述不间断电源与市电连接，且由市电通过所述不间断电源为所述服务器供电；同时控制市电通过所述不间断电源为所述蓄电池充电。

进一步可选地，在如上所述的方法中，所述储能管控装置根据所述当前时刻所对应的所述市电的供电阶段，控制所述蓄电池进行充电或者放电，具体包括：

若所述当前时刻所对应的所述供电阶段为供电低谷段，所述储能管控装置控制市电通过所述不间断电源为所述服务器供电；同时控制市电通过所述不间断电源为所述蓄电池充电。

进一步可选地，在如上所述的方法中，还包括：

所述储能管控装置检测所述蓄电池的运行状态数据，并根据所述运行状态数据检测所述蓄电池的运行状态数据和预设的运行状态参数范围，确定所述蓄电池是否运行正常；并当所述蓄电池运行不正常时，发出告警信息。

进一步可选地，在如上所述的方法中，所述储能管控装置检测所述蓄电池的运行状态数据，并根据所述运行状态数据检测所述蓄电池的运行状态数据和预设的运行状态参数范围，确定所述蓄电池是否运行正常，具体包括：

所述储能管控装置检测所述蓄电池的放电电流、放电电压或者温度；并判断所述蓄电池的放电电流是否在放电电流范围内、所述放电电压是否在放电电压范围内以及所述温度是否在温度范围内；当所述蓄电池的放电电流不在放电电流范围内、所述放电电压不在放电电压范围内以及所述温度不在温度范围内中至少一个发生时，确定所述蓄电池运行不正常；否则确定所述蓄电池运行正常。

本发明的供电系统及其供电控制方法，通过由储能管控装置确定当前时刻所对应的市电的供电阶段；并根据当前时刻所对应的市电的供电阶段，控制蓄电池进行充电或者放电，以充分利用供电系统中的蓄电池，以避免资源的浪费。进一步地，可以在市电正常时，在供电高峰阶段，使用蓄电池为服务器供电，而在供电低谷阶段，采用市电为服务器供电，同时为蓄电池充电，从而实现通过蓄电池储能实现削峰填谷，节省用电成本，特别是在峰谷电价差较大的地区，收益明显，可以大大节省用电成本；而且数据中心作为地区用电大户，通过采用本发明的技术方案，可以减少高峰期市电占用容量，有效缓解高峰期用电压力。

【附图说明】

图1为现有技术中为数据中心的服务器供电的供电系统的结构图。

图2为本发明的供电系统实施例的结构图。

图3为本发明的供电系统的供电控制方法实施例的流程图。

【具体实施方式】

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

图2为本发明的供电系统实施例的结构图。如图2所示，本实施例的供电系统，具体可以包括不间断电源10、蓄电池11和储能管控装置12，不间断电源10分别与蓄电池11与数据中心的服务器14连接；市电可以通过不间断电源10为数据中心的服务器14供电；同时开关K1闭合时，不间断电源10在为服务器14供电的同时，还可以为蓄电池11充电。本实施例的不间断电源10可以采用HVDC或者UPS。

储能管控装置12分别与不间断电源10和蓄电池11连接，这样，储能管控装置12可以控制不间断电源10连接市电为蓄电池11供电，即控制蓄电池11充电；或者还可以控制蓄电池11向不间断电源10放电，并由不间断电源10向服务器供电。具体地，储能管控装置12用于确定当前时刻所对应的市电的供电阶段；并根据当前时刻所对应的市电的供电阶段，控制蓄电池进行充电或者放电。

本实施例中的市电的供电阶段可以包括供电高峰段、供电平峰段和供电低谷段。而供电局的电费价格根据用电的高峰段、平峰段以及低谷段，采用不同的价格，这就使得通过蓄电池储能，本实施例中可以利用峰谷电价差的来设置合适的蓄电池，以在供电低谷段利用市电对数据中心的服务器供电；而在供电高峰段，利用蓄电池11来为服务器14供电，这样可以节省数据中心的电价。由于数据中心作为地区的用电大户，功率负荷常年稳定，可以根据稳定的功率负荷设置合理的蓄电池11的容量，以在供电的高峰段使用蓄电池11能够最大时长的为服务器14供电。最理想的状态下，能够控制蓄电池11可以在一天的全部供电高峰段为服务器14供电，如果条件允许的话，甚至可以控制蓄电池11在一天的供电平峰段也为服务器14供电，从而可以实现在一天中电价最低的时候使用市电为服务器14供电，同时使用市电为蓄电池充电，而在电价较高时尽可能的使用蓄电池11为服务器供电，最大程度低为企业节省用电成本的开支；且合理利用了蓄电池11，充分利用了后备资源，减少资源的浪费。本实施例的蓄电池11其配置容量可以设置的远大于传统蓄电池，为充分利用峰谷电价差，每天都会进行充放电的循环，故需要选择循环寿命更优的循环型蓄电池。

由于数据中心为企业中非常重要的部分，数据中心的服务器需要提供不间断的工作，所以要求为数据中心的服务器供电的供电系统必须具备足够强大的后备供电能力，另外，本实施例中还利用用电的峰谷电价差，最大程度地节省用电成本，使得供电系统的蓄电池能够被充分利用，避免资源浪费。

储能管控装置12与不间断电源10实现通信时，可通过控制不间断电源10的直流输出侧电压或开关状态的切换，实现蓄电池的放电和充电控制。

例如，进一步可选地，本实施例的供电系统中，储能管控装置12具体用于若当前时刻所对应的供电阶段为供电高峰段或者供电平峰段，控制不间断电源10切断与市电的连接；同时控制蓄电池11通过不间断电源10为服务器14供电。

进一步可选地，本实施例的供电系统中，储能管控装置12具体还用于检测并获取蓄电池11的剩余电量；判断蓄电池11的剩余电量是否小于最低预设阈值，若是，控制不间断电源10与市电连接，且由市电通过不间断电源10为服务器14供电；同时控制市电通过不间断电源10为蓄电池11充电。

例如为了保证蓄电池11在市电停电、而停电时刻又在供电低峰段时，按照本实施例的技术方案，应该是蓄电池11正在充电，由市电供电。但是若此时蓄电池11刚供完电，没有什么剩余电量，将导致服务器14无法正常工作，数据中心无法进行正常的数据处理，影响非常大。因此本实施例的技术方案中，可以在蓄电池11放电的过程中，保证蓄电池11留有一定的电量，以保证在必要的时候，可以为服务器14供电一段时间。具体地，在储能管控装置12控制蓄电池11通过不间断电源10为服务器14供电，即蓄电池11的放电过程中，还可以时刻获取蓄电池11的剩余电量，判断蓄电池11的剩余电量是否小于最低预设阈值，本实施例的最低预设阈值可以根据该地区的用电的情况以及蓄电池11的电池容量等等参数来设置，例如可以设置为20％，根据实际需求也可以设置为20％-40％之间的任意百分比值。若蓄电池11的剩余电量小于最低预设阈值，此时控制蓄电池11开始充电，不要继续放电，如控制不间断电源10与市电连接，且由市电通过不间断电源10为服务器14供电；同时控制市电通过不间断电源10为蓄电池11充电。

例如在正常的供电设备检修时，检修时间有时候也为供电高峰段刚过去没多久的供电低峰段，通常也会设置停电的时间长度，如两小时。此时即使在供电高峰段，也需要蓄电池为服务器14供电两小时。此时可以采用上述的技术方案来实现。

进一步可选地，本实施例的供电系统中，储能管控装置12具体用于若当前时刻所对应的供电阶段为供电低谷段，控制市电通过不间断电源10为服务器14供电；同时控制市电通过不间断电源10为蓄电池11充电。

进一步可选地，本实施例的供电系统中，储能管控装置12还用于检测蓄电池11的运行状态数据，并根据运行状态数据检测蓄电池11的运行状态数据和预设的运行状态参数范围，确定蓄电池11是否运行正常；并当蓄电池11运行不正常时，发出告警信息。

例如，本实施例的运行状态参数可以包括放电电流、放电电压或者温度中的任意一个。对应的运行状态参数范围可以为放电电流范围、放电电压范围以及温度范围。

储能管控装置12具体用于检测蓄电池11的放电电流、放电电压或者温度；并判断蓄电池11的放电电流是否在放电电流范围内、放电电压是否在放电电压范围内以及温度是否在温度范围内；当蓄电池11的放电电流不在放电电流范围内、放电电压不在放电电压范围内以及温度不在温度范围内中至少一个发生时，确定蓄电池11运行不正常；否则当蓄电池11的放电电流在放电电流范围内、放电电压在放电电压范围内以及温度在温度范围内时，确定蓄电池11运行正常；并当蓄电池11运行不正常时，发出告警信息。

进一步可选地，本实施例的供电系统中，储能管控装置12还用于在蓄电池11充放电的过程中，检测蓄电池11的工作参数，并计算蓄电池11的健康状态(State of Health；SOH)参数。在蓄电池11新出厂时SOH为100％，在蓄电池11报废时，SOH为0。例如蓄电池11的SOH的计算可以为在某一条件下蓄电池11可放出容量与蓄电池出厂时的额定容量的比值，具体可以通过检测蓄电池的一些工作参数计算蓄电池的可放出容量，详细可以参考相关现有技术中蓄电池容量的计算方式，在此不再赘述。另外，蓄电池11的SOH还可以为在一定放电深度下，蓄电池11的剩余可充电次数与最大充电次数比值的百分比。其中蓄电池的放电深度是指在当前的环境下，蓄电池已放出的容量占电池额定容量的百分比。进一步地，储能管控装置12还用于当蓄电池11的SOH参数小于预设阈值，如50％时，储能管控装置12发出报警，以提醒工作人员及时更换蓄电池11，保证整个供电系统的正常运行。实际应用中，预设阈值还可以根据实际情况设置为40％或者30％或者其他百分比数值，在此不再一一举例。

本实施例的供电系统，在市电正常时，在供电高峰阶段，使用蓄电池11为服务器14供电，而在供电低谷阶段，采用市电为服务器14供电，同时为蓄电池11充电，从而通过蓄电池11储能实现削峰填谷，节省用电成本，特别是在峰谷电价差较大的地区，收益明显，可以大大节省用电成本；而且数据中心作为地区用电大户，通过采用本实施例的技术方案，可以减少高峰期市电占用容量，有效缓解高峰期用电压力；再者采用本实施例的技术方案，利用蓄电池11循环放电性能，控制蓄电池11剩余容量，保证系统后备时间；另外，本实施例的技术方案，由于采用储能应用，蓄电池配置容量远大于常规方案，大部分时间蓄电池11后备时间远大于传统方案，系统抗风险能力更强；最后，本实施例的技术方案中，蓄电池11需要频繁充放电，储能管控装置12可以更准确的判断蓄电池11的健康情况，蓄电池11状态更加透明，减少蓄电池11存在的安全风险，增加供电系统的安全性。

图3为本发明的供电系统的供电控制方法实施例的流程图。本实施例供电控制方法所使用的供电系统可以为上述实施例的供电系统，详细可以参考上述实施例的记载，在此不再赘述。如3所示，本实施例的供电系统的供电控制方法，具体可以包括如下步骤：

100、储能管控装置确定当前时刻所对应的市电的供电阶段；

101、储能管控装置根据当前时刻所对应的市电的供电阶段，控制蓄电池进行充电或者放电。

本实施例的供电系统的供电控制方法，通过采用上述步骤实现供电控制与上述相关系统实施例的实现原理以及技术效果相同，详细可以参考上述相关实施例的记载，在此不再赘述。

进一步可选地，本实施例的供电控制方法中，步骤101“储能管控装置根据当前时刻所对应的市电的供电阶段，控制蓄电池进行充电或者放电”，具体可以包括如下步骤：

若当前时刻所对应的供电阶段为供电高峰段或者供电平峰段，储能管控装置控制不间断电源切断与市电的连接；同时控制蓄电池通过不间断电源为服务器供电。

进一步可选地，本实施例的供电控制方法中，还可以包括如下步骤：

(a1)储能管控装置检测并获取蓄电池的剩余电量；

(a2)储能管控装置判断蓄电池的剩余电量是否小于最低预设阈值；若是，执行步骤(a3)；否则继续控制蓄电池通过不间断电源为服务器供电；

(a3)储能管控装置控制不间断电源与市电连接，且由市电通过不间断电源为服务器供电；同时控制市电通过不间断电源为蓄电池充电。

进一步可选地，本实施例的供电控制方法中，步骤101“储能管控装置根据当前时刻所对应的市电的供电阶段，控制蓄电池进行充电或者放电”，具体可以包括如下步骤：

若当前时刻所对应的供电阶段为供电低谷段，储能管控装置控制市电通过不间断电源为服务器供电；同时控制市电通过不间断电源为蓄电池充电。

进一步可选地，本实施例的供电控制方法中，还可以包括如下步骤：

储能管控装置检测蓄电池的运行状态数据，并根据运行状态数据检测蓄电池的运行状态数据和预设的运行状态参数范围，确定蓄电池是否运行正常；并当蓄电池运行不正常时，发出告警信息。

例如该步骤“储能管控装置检测蓄电池的运行状态数据，并根据运行状态数据检测蓄电池的运行状态数据和预设的运行状态参数范围，确定蓄电池是否运行正常”，具体可以包括如下步骤：

(b1)储能管控装置检测蓄电池的放电电流、放电电压或者温度；

(b2)判断蓄电池的放电电流是否在放电电流范围内、放电电压是否在放电电压范围内以及温度是否在温度范围内；当蓄电池的放电电流不在放电电流范围内、放电电压不在放电电压范围内以及温度不在温度范围内中至少一个发生时，执行步骤(b3)；否则当蓄电池的放电电流在放电电流范围内、放电电压在放电电压范围内以及温度在温度范围内，执行步骤(b4)；

(b3)确定蓄电池运行不正常；

(b4)确定蓄电池运行正常。

进一步可选地，本实施例的供电控制方法中，还可以包括如下步骤：

储能管控装置在蓄电池充放电的过程中，检测蓄电池的工作参数，并计算蓄电池的SOH参数；

当蓄电池的SOH参数小于预设阈值时，储能管控装置发出报警，以提醒工作人员及时更换蓄电池。

本实施例的供电系统的供电控制方法，通过采用上述步骤实现供电控制与上述相关系统实施例的实现原理以及技术效果相同，详细可以参考上述相关实施例的记载，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

上述以软件功能单元的形式实现的集成的单元，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述软件功能单元存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)或处理器(processor)执行本发明各个实施例所述方法的部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read-Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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，均应包含在本发明保护的范围之内。