技术领域
[0001] 本申请涉及供电技术领域，尤其涉及一种供电系统的供电控制方法、供电系统及存储介质。
相关背景技术
[0002] 供电系统为了给负载供电，通常会考虑到负载的最大耗电功率；但是实质上，负载的最大耗电功率仅会出现在特定时间段内；一方面对供电设备而言的供电能力有浪费，另一方面高峰时段的用电，电单价可能更高，从而增加了供电成本。
具体实施方式
[0062] 以下结合说明书附图及具体实施例对本申请的技术方案做进一步的详细阐述。
[0063] 如图1所示，本实施例提供一种供电控制方法，包括：
[0064] 步骤S110：若市电供电时负载率大于预设值，确定电池的电池状态；
[0065] 步骤S120：若所述电池状态指示所述电池满足供电条件，利用所述电池和市电共同向负载供电。
[0066] 在本实施例提供的供电系统中，若市电处于供电状态，例如，市电未断电或者市电的接入正常时，则优先使用市电供电。
[0067] 在本实施例的供电系统的负载是具有最大负载的；负载率为当前处于功耗状态的负载占系统可用容量的比率。例如，负载率为70％，则表示负载耗电量占可用容量的70％。
[0068] 在本实施例中，若负载率大于预设值，且全部利用市电供电会产生大量的耗电。在本实施例中，所述预设值可为预设百分比，例如，80％、85％、75％，或者90％。所述预设值的取值范围可为70％至90％之间；具体的取值可以根据负载的耗电波动及负载的类型进行确定。
[0069] 在本实施例中，若供电系统使用UPS供电，就可以利用UPS的负载率作为所述市电供电时的负载率，则无需引入专门测量或计算所述负载率的电子器件；故所述步骤S110中的负载率可为UPS的负载率。
[0070] 所述负载包括但不限于：
[0071] 由一台或多台IT设备形成的IT负载；
[0072] 由一台或多台制冷设备形成的制冷负载。所述制冷设备包括但不限于：风机和/或空调等。
[0073] IT负载和制冷负载的耗电都存在一定的波动性。例如，IT负载为应用服务器，则在白天需要响应大量客户的访问；相对于而言，IT负载晚上的耗电功率可能比白天低。
[0074] 制冷负载的耗电功率可能取决于室外温度以及IT负载的产热；在同等负载率下，室外温度高时相对于室外温度低时，制冷负载的耗电功率更高。
[0075] 如此，若供电系统的负载同时包含IT负载和制冷负载，则负载总的耗电功率也是波动的；总体而言，负载的耗电功率更多的时候是处于峰值和谷值两者之间。
[0076] 本实施例设置了预设值，若负载率大于预设值，则可认为负载的耗电进入峰值区间，需要进行市电供电的削峰处理。
[0077] 在本实施例中，若负载率大于预设值，则优先查看电池的电池状态；若电池的电池状态满足供电状态，指示电池当前可以供电，则优先利用电池中存储的电能进行市电供电的补偿供电。
[0078] 所述电池状态的满足供电状态可包括以下至少之一：
[0079] 所述电池的电荷状态满足供电条件；
[0080] 所述电池的供电状态满足供电条件。
[0081] 所述电池的电荷状态满足供电条件包括但不限于以下至少之一：
[0082] 电池的当前电容量大于预设容量；
[0083] 电池的当前容量比值大于预设容量比值。
[0084] 所述电池的供电状态满足供电条件，包括但不限于以下至少之一：
[0085] 电池的当前放电深度小于预定放电深度；
[0086] 电池的当前供电电流不小于预设电流值；
[0087] 电池的当前供电电压不小于预设电压值。
[0088] 若电池的电池状态满足所述供电条件，则说明电池适于正常状态；此时，利用电池对市电进行供电的补充，一方面减少对市电供电进行削峰处理，另一方面日间室外气温高对应制冷负载峰值功耗可以进行削峰，利用峰谷电价差减少运营成本。
[0089] 本实施例提供的供电系统包括多种供电模式；例如，若所述负载率小于所述预设值，则可认为供电系统处于正常供电模式，完全由市电向所述负载进行供电。
[0090] 若市电供电时，所述负载率大于所述预设值，则可认为供电系统进入到削峰模式。在本实施例中，所述削峰模式至少包括电池削峰模式，电池削峰模式为利用电池对负载进行市电供电以外的补偿供电。
[0091] 在一些实施例中，如图2所示，所述方法还包括：
[0092] 步骤S130：若所述电池状态指示所述电池不满足所述供电条件，启动发电机；
[0093] 步骤S140：利用所述发电机和市电一同向所述负载供电。
[0094] 在本实施例中，若电池状态指示电池不满足供电条件，即所述电池的电荷状态不满足供电条件和所述电池的供电状态不满足供电条件，则启动发电机。
[0095] 在本实施例中所述供电系统的供电模式还包括：发电机削峰模式。发电机削峰模式即发电机通过自身的发电和市电一起对负载进行供电。
[0096] 在本实施例中所述发电机可为各种能够将其他能源转换为电能的发电设备，例如，将柴油等化学能转换为电能的发电机；再例如，将太阳能或风能等清洁能源转换为电能的发电机。
[0097] 在本实施例中，若电池不满足供电条件时发电机被启动，启动后的发电机将能够发电；发电机发的电，就可以直接向负载进行供电。
[0098] 若发电机的发电功率足够大，则所述发电机所发的电不仅能够和市电一起满足负载所需的电量，而且还有部分剩余，则此时可以将剩余电量向电池充电，利用电池的储能作用存储起来。
[0099] 所述电池连接到UPS或PCS系统等，由于UPS或PCS等具有功率因数校正(Power Factor Correction，PFC)功能，如此在市电供电和/或发电机发电时，无需额外的功率补偿设备进行无功补偿，就能够使得功率因数接近1.0。
[0100] 在一些实施例中，所述方法还包括：
[0101] 若所述市电处于供电状态且在所述发电机供电后的所述电池满足所述供电条件，关闭所述发电机；
[0102] 利用所述市电和所述电池共同向所述电池供电。
[0103] 在一些实施例中，在电池满足供电条件之后，就及时的关闭所述发电机，尽可能减少发电机不必要的工作，减少其他能源的损耗，例如柴油。
[0104] 在一些实施例中，所述方法还包括：
[0105] 步骤S150：利用所述发电机向所述负载供电的同时，向所述电池充电。
[0106] 若电池被充电后，能够满足供电状态，则可以继续利用电池和市电一起向负载供电；进一步地，则此时所述发电机可以关闭。
[0107] 进一步地，所述方法还包括：
[0108] 确定所述市电是否处于供电状态；
[0109] 若所述市电处于非供电状态，启动所述发电机；
[0110] 利用所述发电机向所述负载供电。
[0111] 在一些情况下，市电出现停电等情况，或者，市电引入当前供电系统的电力线出现异常，则市电供电处于非供电状态。在步骤110中市电处于供电状态，可以向负载进行供电。
[0112] 在本实施例中，若市电处于非供电状态，由于电池存储的电量是不可再生的，一旦被消耗，若没有及时的补充电量，则负载就无法获得电量，故为了确保负载供电的稳定性。在本实施例中，若市电处于非供电状态，也会启动发电机，通过发电机的发电向负载供电，同时确保负载供电的稳定性。
[0113] 在一些实施例中，发电机发电时，若当前发电机单独的供电功率或者与市电一起的供电功率大于负载的耗电功率，就会产生电量，此时，可以剩余电量转换为直流后存储到电池内，从而实现对电池进行充电。
[0114] 在一些实施例中，所述方法还包括：若所述负载率小于或等于所述预设值，利用市电向所述负载供电。
[0115] 若负载率不大于所述预设值，说明负载当前未处于耗电的峰值区间，是处于峰值区间以外的任意区间，例如，耗电波谷所在的谷值区间内，则完全由所述市电对负载进行供电。所述峰值区间可为：峰值及峰值的预定百分比之间的区间；所述谷值区间可为：谷值及谷值的特定百分比之间的区间。
[0116] 进一步地，所述方法还包括：
[0117] 若所述负载率小于预设值，利用所述市电向所述负载供电的同时向所述电池充电。
[0118] 由于所述负载率小于所述预设值，说明市电的供电功率有剩余，则此时可以利用这一部分剩余的功率向所述电池进行充电，如此，可以使得电池在需要供电时能够满足供电条件，以实现对市电供电的削峰填谷。
[0119] 在一些实施例中，所述方法还包括：
[0120] 对所述负载进行分布式冗余供电。此处的分布式冗余供电包括：多组供电模块，对同一个负载进行备份冗余供电。如此，多个供电模块中的一个供电模块异常时，剩余的一个或多个供电模块正常工作，就能够保证负载的正常供电；实现了备份冗余供电，提高了供电的可靠性。
[0121] 所述负载至少包括制冷负载，在本实施例中，至少利用多个供电模块对制冷负载进行备份冗余供电。
[0122] 一个所述供电模块至少包括：
[0123] 至少一路市电供电及至少一路电池供电；
[0124] 和/或
[0125] 至少一路市电供电、至少一路电池供电及至少一路发电机供电。
[0126] 如此，在进行负载供电时，可以控制供电系统灵活选择市电、电池及发电机的至少其中之一进行供电。
[0127] 不同的所述供电模块，包含的市电供电、电池供电及发电机的供电中的一个或多个不同。例如，不同的供电模块包含不同路的市电供电；和/或，不同的供电模块包含不同路的电池供电；和/或，不同的供电模块包含不同路的发电机供电等。
[0128] 在本实施例中前述的供电方法可以适用于供电系统的每一个供电模块。在一个供电模块所连接的负载率大于预设值，且当前由市电供电，则启动该供电模块的电池辅助所述市电进行供电，利用电池对市电供电进行削峰供电。
[0129] 如图3所示，本实施例提供一种供电系统，包括：
[0130] 市电供电接口，用于与市电连接；
[0131] 变流器，与所述市电供电接口连接，用于进行交直流转换；
[0132] 电池，与所述变换设备连接，用于在所述市电供电时且负载的耗电功率大于预设值，在所述电池的电池状态满足供电条件时，通过所述变流器与所述市电一同向所述负载供电。
[0133] 在本实施例中，所述市电供电接口，可包括：市电插座或市电接入设备等，可以用于接入市电。
[0134] 所述变流器可以用于将为交流的市电转换为直流并利用转换后的直流对电池充电，也可以是所述电池提供的直流电转换为交流电以对负载供电。
[0135] 例如，所述变流器包括：将交流转换为直流的整流器和将直流转换交流的逆变器等。总之，所述变流器可以实现交流和直流之间的转换。
[0136] 电池，该电池能够存储电能，同时在负载的耗电功率大于预设值时，供电系统将进入到电池削峰模式，利用电池存储的电能补偿市电的供电不足，从而对市电供电进行补偿。
[0137] 在本实施例中，所述电池可为UPS或者PCS等系统供电。
[0138] 在图3中实线箭头表示市电通过市电接口向负载供电和电池通过变流器向负载供电的传输路径；虚线箭头表示市电通过市电接口通过变流器向电池充电的传输路径。
[0139] 在一些实施例中，所述变流器，还用于在所述市电供电且所述负载率小于所述预设值时，将所述市电提供的交流转换为直流后向所述电池供电。
[0140] 在本实施例中，若市电供电且负载率小于预设值时，市电提供的剩余电量可以用于向电池供电，如此，对电池进行充电。若电池当前的电量很高，即电池无需进一步充电时，供电系统会根据负载当前所需的功率进行自适应调整，从而缩小从市电获取的电量。
[0141] 在一些实施例中，所述供电系统还包括：
[0142] 发电机，用于在所述电池不满足所述供电条件时通过自身发电，与所述市电一同向所述负载供电。
[0143] 在本实施例中所述发电机可为任意形式的可以将其他能量转换为电能的设备，例如，柴油发电机、汽油发电机等化学能发电机、还可以是太阳能或风能等其他清洁能源发电机。
[0144] 总之，在本实施例中，所述发电机也接入到供电系统中，能够通过发电机自身的供电，向负载供电和/或向电池充电。
[0145] 在一些实施例中，若当前市电在供电，且负载率高于预设值，且此时电池可用容量不满足供电条件，若强行利用电池供电可能会使得电池出现过放电现象，从而损害电池，故在本实施例中，此处供电系统进入到发电机削峰模式，利用发电机发电补偿市电的供电不足。
[0146] 在一些实施例中，如图4所示，所述供电系统还包括：
[0147] 整流器，分别与所述发电机和所述电池连接；
[0148] 所述发电机，还用于通过所述整流器向所述电池充电。
[0149] 在本实施例中，所述整流器可以用于将发电机产生的交流电转换直流电对电池进行充电，使得电池存储电能。
[0150] 如图4所示，发电机可以将自身产生的电量，直接供给负载；发电机还可以通过整理器向电池充电。
[0151] 在一些实施例中，所述发电机，还用于所述市电处于供电状态且所述电池在所述发电机供电之后满足所述供电条件后关闭。
[0152] 若发电机关闭之后，发电机不再发电，而此时市电供电依然不足，则供电系统进入电池削峰模式，利用市电和电池共同对负载进行供电。
[0153] 在另一些实施例中，所述发电机，还用于在所述市电处于非供电状态时发电，以向所述负载供电。
[0154] 具体地如，所述电池为不间断电源UPS系统；或者，变流器PCS系统供电。
[0155] 在本实施例中，供电系统采用分布式冗余供电对所述负载供电，具体如至少对制冷设备进行分布式冗余供电。
[0156] 在本实施例中，所述供电系统包括多个供电模块；
[0157] 具体如，一个所述供电模块至少包括：
[0158] 至少一路市电供电及至少一路电池供电；
[0159] 和/或
[0160] 至少一路市电供电、至少一路电池供电及至少一路发电机供电。
[0161] 如此，在进行负载供电时，可以控制供电系统灵活选择市电、电池及发电机的至少其中之一进行供电。
[0162] 不同的所述供电模块，包含的市电供电、电池供电及发电机的供电中的一个或多个不同。例如，不同的供电模块包含不同路的市电供电；和/或，不同的供电模块包含不同路的电池供电；和/或，不同的供电模块包含不同路的发电机供电等。
[0163] 以下结合上述任意实施例提供几个具体示例：
[0164] 示例1：
[0165] 本示例提供的供电系统及供电方法，旨在提高IT设备(IT负载)可用容量，降低制冷负荷对电网电力的需求。换句话说，在同等变压器(电网市电)容量下，把制冷负荷耗电量尽可能降低，把IT负载可利用容量尽可能提高。
[0166] 如图5所示，本示例提供的供电系统，包括：
[0167] 变压器，用于将市电的输入电压转换为负载所需的电压；
[0168] 发电机，可以用于自行发电；
[0169] 开关器件，例如，ATS或STS等，可以用于自动切换，以导通市电向负载供电的传输路径，和/或发电机向负载供电的传输路径。
[0170] UPS，通过公共母线与发电机和/或变压器连接；
[0171] IT负载和制冷负载均连接在UPS的后端；
[0172] IT负载和制冷负载以外的其他负载(例如，办公室运营负载)可以直接连接在公共母线上，由发电机和/或变压器的输出端直接供电。
[0173] 在本示例中可以利用UPS进行市电供电的负载削峰的前提，是利用负载会因不同时间动态变化出现一段时间用电高峰的特性。
[0174] IT负载的UPS供电系统的削峰填谷方案，使用电池和发电机混合供电削峰。如图6所示，UPS进行削峰处理时，UPS从市电接口接收可供等于(预设值，例如，80％)的负载的供电，再由电池提供剩余负载的供电，例如，由电池提供剩余20％负载的供电，如此，UPS利用自身的电池实现了市电供电的削峰。
[0175] 在负载率比较低(例如，远远低于80％)，市电供电一部分通过UPS的静态旁路直接向负载提供，另一部分通过整流器及电池充电器充入电池。此处的负载至少包括制冷负载；或者，此处的负载至少包括IT负载；或者，此处的负载至少包括IT负载和制冷负载。逆变器为将电池提供直流转换交流后向负载供电。
[0176] 图7为基于图5所示的供电系统的管理控制方案，在图7所示的供电系统上，还在与制冷负载连接的UPS上连接有控制管理单元M，例如用于测量的电表和相关继电器控制回路；控制管理单元可以用于配置所述预设值，控制所述UPS的输出。例如，控制管理单元会进行电流分配，使得UPS输入为能够提供90％的负载供电，剩余10％由UPS的内部电池供电来进行削峰。
[0177] 如图8所示，本示例还提供另一种供电系统，包括：
[0178] 变压器；
[0179] 发电机；
[0180] 开关器件；
[0181] UPS，用于IT负载连接；
[0182] PCS，通过PCS变流器与制冷负载连接。
[0183] PCS也自带电池，如此，在市电和/或发电机除了向负载提供的功率以外，还有剩余功率时，可以通过PCS变流器向PCS的内部电池充电；而在市电或发电机的供电不足以满足负载需求时，PCS的内部电池会通过PCS变流器将直流转换交流之后向负载供电。
[0184] 图9为图8所示供电系统的电气性结构图，PCS监测市电或发电机的输出功率，并设定削峰的功率或电流值，例如80％的供电直接供给负载，剩余20％的电力由PCS内部电池提供进行削峰。所述PCS内部具有交直流双向变流器；该双向变流器可以将直流转换为交流，也可以将交流转换为直流。
[0185] 制冷供电系统的压缩机等类型设备，功耗受室外温度影响(越低温度效率越高)，使用削峰的电气设计。
[0186] 对于带有压缩机的制冷负载，如冷机，功耗计算均按最高环境温度设计，而实际上这种环境温度在一天内仅持续最多若干小时。制冷设备在同等制冷负荷输出情况下，室外温度越低越节能。本示例通过电池，发电机等能源进行削峰，降低对电网功耗需求。在日间最高温度削峰，晚间较低温度是制冷负载的低谷耗电区域，利用此段时间对储能电池充电。
[0187] 在本示例中低压主配电回路需要配置无功补偿设备以矫正功率因数(本示例不需要额外无功补偿)，同时为确保输入变压器/市电容量不超载。
[0188] 对于压缩机的制冷设备，例如冷机而言，室外温度会降低冷凝温度，从而对其功耗产生较大影响，图10是压缩机效率COP在不同负载率下，不同室外环境温度时对应效率曲线。
[0189] 可以看出，例如100％负载(横坐标1.0)，室外温度从35℃时候，COP是3，而30℃时候是3.5，25℃时候是4.2。假如冷机的制冷量2000kW，那么可以得出下表1。
[0190]
[0191] 表1
[0192] 由于一天里面，最高温度通常出现在中午日照最猛烈的时候，如果一天温度变化范围是25℃～35℃，平均温度是30℃，按照表1的计算，最低COP的功耗和最高COP的功耗之间相差约200kW，即使按平均温度下对应的功耗计算，和最恶劣温度对应功耗之间也相差约100kW。
[0193] 实际上，最恶劣温度只出现在最炎热的夏季月份，例如7月和8月份的某天或若干天。在最炎热的一天里面，最高温度出现的时间仅为若干小时，到了早晚时分，室外气温会回落到较低水平。这意味着，数据中心整套制冷的功耗计算，发电机和变压器功率选型均按照极端气象条件选型只为满足一年里面比较短的极限温度对应的功耗值。实际上，由于室外气温的昼夜温差和气候变化影响，在一天或者一段时间内，绝大部分时间制冷负载的功耗都低于峰值功耗。本示例对基于压缩机等和室外环境温度相关的制冷设备使用一种削峰电路设计，因室外环境温度令设备功耗超过一定值后，限制市电的输入容量，通过电池/发电机等外部能源做补偿式供电削峰，降低对电网的电力需求。
[0194] 同样地，数据中心IT负荷也存在时间和功耗的变化，例如白天上班时间，IT需求较大，设备功耗比较高，而晚上，设备负荷处于轻载状态。所以本示例也包含允许IT设备的削峰。
[0195] 若采用本示例提供的供电系统或供电方法，将获得以下经济效益：
[0196] 利用了峰谷电价优化电力成本；
[0197] 优化变压器，发电机，配电开关容量设计；
[0198] 同等变压器和发电机容量下，更多容量用于IT负载；
[0199] 通常数据中心的变压器输出都要求配置无功补偿，这是由于制冷负载，或其他负载没有功率因素校正(Power Factor Correction，PFC)PFC功率校正设计，导致市电功率因数不高，需要通过无功补偿提高功率因数(提高功率因数是供电局等强制性要求)。
[0200] 本示例，通过对制冷负载输入端加入UPS或变流器(Power Conversion System，PCS)等储能电源，能够提高功率因数接近到1.0，可取消无功补偿设计。
[0201] 对于数据中心的多双电源等电源的IT负载，通常UPS的配置是2N或者N+X，N为IT负载需要的设备容量数；X为冗余的UPS机器模块的正整数。同时工程应用设计上往往过配UPS容量使得最大负载下，UPS的负载率也不超过90％。所以实际应用上，UPS配置有冗余，同时设备还有额外容量。此外，发电机配置时候考虑安全余量往往也会出现搁浅容量。本示例，通过利用UPS的搁浅容量和发电机的搁浅容量，实现IT设备的削峰设计。
[0202] 数据中心有发电机作为市电故障时候的备用电源。由于制冷负载有电动机负载，启动时候会产生冲击电流，通常要求数据中心的发电机有一定程度过配，例如，过配10％以满足冲击电流不会导致发电机过载而停机。这些过配的容量除了在耗电设备开启时候能够被利用，大部分时间均不能有效利用。本示例，通过引入电池和发电机配合UPS进行混合供电模式，可以进一步提高削峰能力。
[0203] 示例2：
[0204] 本示例使用一种分布式自动切换开关(ATS)电路设计，从而使得单一供电模块故障发生时，峰值功耗能够降低。以下为目前分布式空调配电设计解释。数据中心的精密空调设备，在分布式冗余N+X的设计中，当某一组供电模块出现故障时，仅有N台设备正常工作，没有冗余量。
[0205] 而精密空调设备等制冷负载，由于电机设备功耗特性为非线性，电机转速和功耗成立方关系，所以设备运行部分负荷上功耗反而更低。例如80％转速，由于转速和功耗的立方关系，功耗会比之前降低50％。
[0206] 在本示例供电系统的电气设计，对精密空调等电机设备，进一步采用分布式冗余供电，使得一组供电模块出现故障时候，仍然有若干冗余设备可以运行，在提高可靠性设计的同时，利用电机功耗特性使风机等设备运行在更低负载率，从而利用降低峰值功耗。图14所示的制冷负载包括：精密空调A1、精密空调A2、精密空调A3、精密空调A4、精密空调B1、精密空调B2、密空调B3、精密空调B4、精密空调C1、精密空调C2、精密空调C3、精密空调C4、精密空调D1、精密空调D2、精密空调D3及精密空调D4，为位于主机房内的IT负载提供制冷。在主机房内有多个机架排，这些机架排上设置有各种IT设备。
[0207] 精密空调A1、精密空调A2、精密空调A3、精密空调A4为一组；
[0208] 精密空调B1、精密空调B2、密空调B3、精密空调B4为一组；
[0209] 精密空调C1、精密空调C2、精密空调C3、精密空调C4为一组；
[0210] 精密空调D1、精密空调D2、精密空调D3及精密空调D4为另外一组。
[0211] 正常情况下时，4组空调都可处于工作状态，冗余设备在热备模式运行。若任何一台空调故障则有15台空调工作，但若某一组供电模块故障，仅剩余12台空调制冷。
[0212] 在本示例里，如图11所示，每组配电模组有4台空调(可以是N，N≥配电模组数量(M))，其中每套配电模组有M台空调分布通过ATS接入到其他M-1组不同的配电模组中。
[0213] 当某一组配电模组故障时，例如配电模组A，那么精密空调A1会切换到配电模组D，A2切换到配电模组C，A3切换到配电模组B。而此时，在一个主机房中，空调会从4台不在线状态会变成仅有1台不在线状态，如图13所示。
[0214] 采用空调的分布式供电设计，可以提高冗余度，降低每台空调的负载率，从而利用电机类负载非线性转速和功耗特性节能。
[0215] 以图11及图14的数据中心电气设计为例，当配电系统A故障时，如果空调没有ATS切换，那么所对应的4台空调会停止工作。在本示例中，故障时候相关冗余关系如下表2所示：
[0216]
[0217] 表2
[0218] 每台变压器容量选型是按照负载的最恶劣模式下功耗，也就是单个供电模块故障时候，所有N容量的空调100％运行时候的功耗。当一个供电模块故障时，所有冗余的空调均不工作。本示例通过对每个供电模块下的精密空调等电机类负载进行分布式冗余供电，使得即使单个供电模块故障时，1台空调故障，这样可以最大限度提高冗余度以及通过降低每台空调的负载率来提高整体空调风机能效，从而使市电利用率提高。
[0219] 示例3：
[0220] 纯电池储能削峰如下：
[0221] 如图5所示，纯电池储能削峰系统的电气设计图，是在制冷负载前端加入支持削峰功能的UPS电源。UPS的削峰原理是限制UPS的输入电流，例如图5控制在80％，当UPS的输出超过UPS输入的预设值时，剩余的电力需要通过电池放电的形式给负载供电。UPS的削峰原理可以理解为，通过UPS对输入功率设定上限值，一旦输出负载超过设定上限值时，多出部分的能耗通过UPS的电池进行补偿。
[0222] 图15所示可是IT负载在2N供电情况下的情况，可以通过并联相关削峰的UPS电池组，并通过电池管理系统/单元控制器等进行管理控制，这样有有效利用冗余的电池组，延长削峰时间。
[0223] 制冷负载的UPS工作模式如下表3所示。
[0224]
[0225] 表3
[0226] 具体用于控制UPS运行模式的测量点，可以选取UPS的输出和UPS输入或负载率(均为UPS设备制造商自带的传感器)。
[0227] 本示例提供的供电方法具体可如图16所示：
[0228] 判断市电是否在线(即判断市电是否正常供电)；该UPS输出为当前负载所消耗的功率；而UPS输入为市电提供的功率；故UPS输出/UPS输入与负载率相等。
[0229] UPS输出/UPS输入是否超过预设值；若是，判断电池容量SOC是否大于设定值；若否，进入UPS超级旁路模式，UPS将UPS输入的部分直接供给负载，同时部分存储到UPS的内部电池。若是，进入UPS削峰模式，UPS做补偿与市电一同向负载供电。
[0230] 若否，判断发电机是否开启并切换，若是，UPS超级旁路模式，由发电机向负载供电，和/或，发电机向负载供电并向电池充电；若否，UPS双变换，进入电池放电模式，由电池供电。
[0231] 总之，本示例提供的供电方法，由于制冷负载使用UPS供电，满足数据中心可持续制冷的要求，不需要蓄冷罐设计，更少管路，更容易管理。由于制冷负载使用UPS供电，对市电输入的功率因数(PF)接近1.0，传统设计一般为0.95，意味着有更多变压器kVA容量可有效变成KW使用。
[0232] 由于制冷负载使用UPS供电，通过UPS输入限流软启动方式，减少因为机械负载启动时候产生的冲击电流。
[0233] 示例4：
[0234] 如果仅有电池削峰功能，想实现更大幅度或更长时间削峰，需要配置更多电池，从而增加大量初投资和占地空间。在很多数据中心设计里，由于运行安全系数等原因，往往发电机容量存在过配，同时发电机有备用功率(ESP)、主用功率(PRP)，持续运行功率(COP)等，输出功率上ESP>PRP>COP。数据中心往往使用COP进行选型。
[0235] 这意味着，发电机在不影响寿命的情况下，根据PRP和ESP的性能要求，可以有一定时间输出比COP更高的功率。本部分的专利设计，是利用电池和发电机混合削峰，可以挖掘发电机的ESP以及PRP的额外的性能以在规定时间内输出更多电力，同时进行更长时间和更大容量的削峰。
[0236] 如图15所示，IT负载通常使用双电源供电，正常时候，由于UPS是2N配置(可以N+X，X≥1)UPS运行在50％负载下。同时，IT负载在某些应用场景下，也存在某段时间动态峰值。本示例提供的UPS可以支持电池削峰。
[0237] 图17为制冷负载的双电源供电的供电系统；两路UPS连接到一路制冷负载。图18为制冷负载的双电源供电的供电系统的具体内部电路图，UPS-1和UPS-2及手动旁路。在UPS-1和UPS-2内设置有单向的直接向制冷负载供电的供电路径，还有市电和发电机通过整理器向电池供电，并通过逆变器由电池向制冷负载供电的示意图。
[0238] 图19所示，一个UPS可以划分为多个功率模块，例如，UPS-1和UPS-2均有6个功率模块，UPS-1的6个功率模块均满载；而UPS-2的6个功率模块中的2个满载，剩余4个都是空载。
[0239] 本示例在供电控制上，可以利用发电机的多余容量进行削峰以延长削峰时间和深度。实际上，削峰模式只存在于当UPS只有N容量工作，同时负载超过预设值(超过市电可支撑的容量)。因此，IT负载的UPS系统进行削峰，如果检测到负载超过预设值，先考虑使用电池放电削峰，如果电池容量不足，再启动发电机并切换到发电机供电模式(要求发电机的ESP最起码能够支持负载峰值输出的时间)。与普通ATS的切换逻辑不一样，ATS的控制逻辑通常是市电不在线后启动并切换到发电机供电，而在混合削峰的设计里，当IT负载超过额定值(可以通过市电输出或UPS输出检测)，同时电池剩余容量不足，就开启发电机并切换。
[0240] 在不同条件下的工作模式如表4所示：
[0241]
[0242]
[0243] 表4
[0244] 与电池削峰设计相比，电池和发电机混合削峰系统要加入额外的UPS对应发电机的输出，和市电供电的UPS并机输出。同时为了进一步提高电池利用率，可以把UPS并机系统的电池并联作共享使用。进一步地，把制冷负载的电气系统图用更详细原理图表示，如图18。图18中，UPS-1的主旁路和UPS-2的静态旁路输入同源，由市电供电路，而UPS-2的主路接入单独的发电机回路。
[0245] 图20所示为本示例提供的另一种供电系统，包括：
[0246] 变压器，用于将市电提供的电压转为供电系统所需的电压；
[0247] 发电机，用于紧急时候提供电力；
[0248] 开关器件，可以用于自动切换，从而控制变压器和/或发电机接入到母线，以向负载供电；
[0249] 两个UPS，一个UPS直接连接在母线上，用于向IT负载供电；另一个UPS用于向制冷负载供电。
[0250] 如图21所示，本示例提供的供电系统，包括：
[0251] 与市电连接的变压器；
[0252] 发电机；
[0253] ATS，连接变压器和发电机，根据当前供电需求，通过自身的开关切换，将变压器和/或发电机连接到母线。
[0254] 两个UPS，一个UPS用于向IT负载供电，另一个UPS用于向制冷负载供电。与制冷负载连接的UPS通过整流器(Rectifier)与发电机连接，如此发电机发电时除了给负载供电以外还有剩余功率，可以通过整流器向UPS的内部电池供电。图22是图21所示的供电系统的内部电路。
[0255] 如图18示例，在正常模式(制冷负载水平低于预设值)，以及市电不在线的发电机供电模式，两台UPS均采用并机输出并运行在超级旁路模式(超级旁路比双变换在线模式更节能，满足至少N+X，X≥1的冗余要求。)
[0256] 当制冷负荷超过预设值，发电机不在线，UPS电池组容量超过20％(可设)，此时运行UPS电池削峰模式。在此模式下，UPS-2的逆变器关闭输出，UPS-1转入双变换模式并开启电池削峰功能。UPS-1的容量满足N供电要求，电池持续放电直至DoD到达预设值。
[0257] 在电池削峰模式下，当UPS电池容量低于预设值或放电深度超过预设值，即开启运行发电机削峰模式。在此模式下，UPS-1和UPS-2均运行在双变换模式，同时向电池组充电。通过相关控制器，发出远程指令使发电机启动(例如远程开机的继电器信号或干接点信号等)。当检测到发电机正常开机，输出电压正常后，由于UPS-2的输入开关处于常闭NC状态，发电机向UPS-2主路供电。电池组此时通过市电和发电机同时充电。在发电机削峰模式下，当电池充电容量超过额定值(判断电池充满)，而此时制冷负荷仍超过额定值，由发电机削峰模式切换成电池削峰模式。
[0258] 进一步地，在发电机削峰模式中，可以通过设定模块化UPS的供电模块优先级，实现优先使用市电供电的UPS-1的供电模块，而UPS-2的冗余模块处于休眠模式。此功能设计为市电优先功能，仅运行在发电机削峰模式。如图19所示，UPS-2有6个供电模块(可以有X个模块，核心是优先使用市电，减少发电机的柴油消耗量，更加经济)，其中仅有2个工作，其余处于休眠模式，而UPS-1的6个供电模块全部均处于满载状态。
[0259] 具体用于控制UPS运行模式的测量点，可以选取主配电输入或制冷负载输入，其控制逻辑如图23所示，包括：
[0260] 市电是否在线，
[0261] 若是，判断主进线输出/制冷负载是否超过设定值；
[0262] 若是，判断电池电容SOC是否设定值，
[0263] 若否，启动发电机、UPS双变换模式并机输出，市电+发电机削峰模式，电池充电，启动市电优先供能；
[0264] 若是，UPS电池削峰模式，电池放电；
[0265] 判断电池放电的DOD是否小于设定值，
[0266] 若是，启动发电机、UPS双变换模式并机输出，市电+发电机削峰模式，电池充电，启动市电优先供能；
[0267] 若否，UPS电池削峰模式，电池放电；
[0268] 若是，关闭发电机；
[0269] 若否，UPS正常模式(超级旁路)；
[0270] 若否，判断发电机是否开启并切换，若否UPS电池放电模式；若是，UPS正常模式(超级旁路)。具体的供电系统的供电模式等运行参数，可参见表5。
[0271]
[0272]
[0273] 表5
[0274] 本实施例还提供一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机可执行代码；所述计算机可执行代码被执行后，能够用于实现前述一个或多个技术方案提供的供电方法，例如，图3所示的方法。本实施例提供的计算机存储介质可为非瞬间存储介质。
[0275] 在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备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，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
[0276] 上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，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全部单元来实现本实施例方案的目的。
[0277] 另外，在本申请各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理模块中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，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。
[0278] 本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0279] 以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
