[0001] 本发明涉及电网配送电技术领域，特别是涉及一种海底数据中心供电系统及供电方法。

[0002] 海底数据中心供电系统，一般从市电电网取电作为主要电源，将柴油发电输出的电能作为备用电源，海底低压侧系统中安装蓄电池作为不间断电源供电。

[0003] 目前海底数据中心供电系统的供电方案使用蓄电池和柴油发电机相结合的方案，在市电供电停止时使用蓄电池为海底数据中心短时供电，待柴油发电机启动完成并满足输出条件后切换至柴油发电机发电，下端各级开关需要逐级合闸转为柴油发电机系统供电模式，导致切换速度慢、效率低，且存在合闸失败的风险。

[0040] 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，本领域技术人员在没有做出创造性劳动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。

[0041] 本发明实施例提供了一种海底数据中心供电系统，如图1所示，该系统包括至少三个供电子系统，比如包括：第一供电子系统、第二供电子系统和第三供电子系统。

[0042] 可选的，第一供电子系统用数字“1”表示，第二电子系统用数字“2”表示，第三电子系统用数字“3“表示。

[0043] 其中，第一供电子系统可以是一种中压供电系统；第二供电子系统也可以是一种中压供电系统；第三供电子系统可以是一种变配电低压供电系统。

[0044] 进一步地，第一供电子系统包括：第一开关柜11、第二开关柜12、以及位于第一开关柜11和第二开关柜12之间的至少两个飞轮储能设备。

[0045] 第一供电子系统通过第一开关柜11还与外部的市电电源连接，通过第二开关柜12与第二供电子系统连接，第二供电子系统与第三供电子系统连接。

[0046] 其中，第一开关柜11具备开关功能，第一开关柜11闭合，将市电电源的供电传输至与其连接的飞轮储能设备13和第二开关柜12；第二开关柜12中的开关闭合时，第二开关柜12将市电供电传输至第二供电子系统和第三供电子系统。

[0047] 另外，如图2所示，每个飞轮储能设备13中包括：储能装置131和发电装置132。

[0048] 其中，储能装置131用于在市电供电正常时储存第一电能；以及在市电供电不足或停止时，将第一电能通过第二开关柜12传输至第二供电子系统；市电供电不足表示市电供电的电压低于正常供电的电压下限，比如低于预设电压。此时，第一电能用于为第二供电子系统瞬时切换供电，从而保证对第二供电子系统持续供电，不间断。

[0049] 发电装置132用于在市电供电不足或停止时启动，当启动完成后产生第二电能，并将第二电能通过第二开关柜12传输至第二供电子系统，第二电能用于在第一电能提供瞬时供电后，为第二供电子系统持续供电。因为储能装置131中存储的第一电能不能持续供电，所以需要发电装置132持续输出第二电能给第二供电子系统。

[0050] 可选的，所述飞轮储能设备13可以是一种中压动态不间断电源(Uninterruptible Power Supply，UPS)设备，比如10kv中压动态UPS设备。

[0051] 进一步地，该10kv中压动态UPS设备包括储能装置131和发电装置132；储能装置131设置于第一供电子系统侧，第一供电子系统可以为中压供电系统，由于储能装置131具备UPS功能，因此在市电供电停止时无需逐级切换开关，可直接瞬时切换供电，发电装置132具备柴油发电机功能，无需额外配置柴油发电机，使得系统配置更简单；电源开关切换完全在岸站10kV市电开关柜完成，海底中、低压供电系统链路上的开关无需动作，保持合闸状态；以储能装置131替代蓄电池，杜绝了蓄电池失火风险。

[0052] 此外，本实施例提供的海底数据中心供电系统还节省空间资源。

[0053] 可选的，结合图1和图2，在一种可能的实施方式中，飞轮储能设备13还包括滤波装置133，用于市电供电的电源质量较差时，对市电供电进行滤波，滤波后输出稳定的市电供电给第二供电子系统。

[0054] 其中，电源质量较差包括以下一种或多种情况：

[0055] 交流供电时，稳态电压偏移超出预设电压偏移范围内；或者，交流供电时，稳态频率偏移超出预设频率偏移范围；或者，在电子设备正常工作时，输入电压波形失真度超过阈值。在以上任一情况发生时，确定市电供电的电源质量较差。若以上3种情况均未发生，即稳态电压偏移在预设电压偏移范围内，和稳态频率偏移在预设频率偏移范围内，以及输入电压波形失真度不超过阈值的情况下，确定市电供电的电源质量较高，或者说电源供电稳定。

[0056] 当市电供电的电源质量较差时，利用滤波装置对市电供电进行滤波，通过滤波对稳态电压偏移量和/或稳态频率偏移进行修正，使得修正后的电源质量在预设范围内，从而提高市电供电的电源质量。

[0057] 可选的，结合图1和图2，在一种可能的实施方式中，飞轮储能设备13还包括检测装置135，检测装置135用于检测市电供电是否稳定和市电供电停止。

[0058] 检测装置135实时监控市电供电情况，及时上报市电供电情况，比如市电供电的电源质量较差或停止供电等。

[0059] 此外，飞轮储能设备13中的其他装置，比如滤波装置133、储能装置131、和发电装置132根据检测装置135上报的市电供电情况进行滤波和/或不间断持续供电。

[0060] 在一种可选的实施方式中，第二供电子系统包括中压开关柜21，用于接收所述第二电能，以及用于将第二电能中继分电至第三供电子系统。

[0061] 第三供电子系统为海底数据中心供电，海底数据中心可以为多个，因此第二供电子系统中的中压开关柜21通过中继分电将第二电能分配至若干第三供电子系统，为多个海底数据中心配电。

[0062] 第三供电子系统侧为低压侧，第三供电子系统中的变压器31对第二电能进行降压处理，生成的第三电能为降压后的电能，因第一供电子系统中的飞轮储能设备包括滤波装置133，对市电供电进行滤波处理，使得该电压第三电能能够使海底数据中心稳定工作，第三电能完全满足电子信息设备的电源质量要求。

[0063] 目前的海底数据中心的供电系统方案中，通常在海底数据中心侧及本发明中的第三供电子系统侧配置低压UPS和蓄电池，这种方式会导致：在海底数据中心侧配置低压UPS和蓄电池增大了海底数据中心侧的体积；同时因为该部分处于海底，增加了维护成本；蓄电池处于海底增大了安全隐患。

[0064] 一旦市电供电停止或供电不足，各级开关需要逐级合闸转为柴油发电机系统供电模式。但在逐级合闸过程中可能存在合闸失效风险，导致供电中断。

[0065] 本发明实施提供的飞轮储能设备13可以解决上述问题，比如飞轮储能设备13中集成有储能装置131和发电装置132，储能装置131具备中压动态UPS功能，发电装置132具备发电功能，且所述第一供电子系统被配置在海岸边，而非海底，使得第三供电子系统及海底数据中心侧不再需要配置低压UPS和蓄电池，并且整个供电系统切换时开关无需开合闸动作，消除了合闸失效的风险。解决了开关逐级合闸效率低，甚至合闸失效的问题。

[0066] 本实施例提供的技术方案在供电不足或停止时，飞轮储能设备13能够瞬时完成切换备用电源供电，保证了海底数据中心供电系统持续不中断供电。

[0067] 此外，第一开关柜11通过开关14与第二开关柜12连接，第一开关柜11用于在开关14闭合时，将市电供电传输至第二开关柜12。

[0068] 市电供电正常时，第一开关柜开启开关14，将市电供电传输至第二开关柜，第二开关柜将市电供电传输至第二供电子系统；在市电供电停止时，第一开关柜关闭开关14，飞轮储能设备13维持海底数据中心供电系统的供电。

[0069] 在一种可能的实施方式中，第一供电子系统中可以包括两个或两个以上飞轮储能设备。可选的，配置的飞轮储能设备的数量至少比实际需要的飞轮储能设备数量多一个，比实际需求多的飞轮储能设备作为冗余飞轮储能设备。

[0070] 在一示例中，比如配置并启用3个飞轮储能设备，这3个飞轮储能设备都正常工作，在这种情况下，当任意一个飞轮储能设备中发生故障导致停止工作时，关闭该发生故障的飞轮储能设备，剩余的飞轮储能设备继续正常工作运行，保障储能和供电，以满足第二供电子系统和第三供电子系统的用电需求，从而保证海底数据中心供电系统的供电稳定。

[0071] 本实施例中的第一供电子系统根据实际对海底数据中心供电系统的供电线路，可使用多个飞轮储能设备为多个线路供电，其中多个飞轮储能设备同时运行为多个线路供电；在多个飞轮储能设备中包括至少一个飞轮储能设备作为冗余设备，当任意一台飞轮储能设备发生故障时，剩下的飞轮储能设备继续正常工作，且依然满足用电需求，避免因为某一飞轮储能设备发生故障导致供电中断，本实施方式提高了海底数据中心供电系统的供电稳定性。

[0072] 本实施例中，第一供电子系统被设置在海岸上，第二供电子系统和第三供电子系统均被设置在海底中。

[0073] 第一供电子系统设置在海岸上，接收海岸上的市电供电，并将市电供电传输至海底的第二供电子系统，第二供电子系统将市电供电中继分电分给不同的第三供电子系统。

[0074] 此外，本发明实施例基于上述海底数据中心供电系统，还提供了一种海底数据中心供电系统的供电方法，该方法应用于上述飞轮储能设备，所述飞轮储能设备中包括处理器或处理单元，如图2所示。

[0075] 更进一步地，本实施例的方法可应用于飞轮储能设备中的处理器或处理单元，用于对飞轮储能设备内的其他装置发出控制指令，使接收控制指令的装置做出执行相应动作。

[0076] 处理器分别与储能装置和发电装置相连接，结合如图3所示的流程图，该方法包括：

[0077] S301：在市电供电不足或停止时，控制储能装置将储存的第一电能通过第二开关柜传输至第二供电子系统。

[0078] 储能装置在市电供电正常时储存电能，当市电供电不足或停止时，处理器控制储能装置瞬时释放储存的第一电能，第一电能替代市电供电为第二供电子系统供电。

[0079] S302：在储能装置传输第一电能时，控制飞轮储能设备中的发电装置启动。

[0080] 其中，储能装置所储存的第一电能的容量有限，不能够长时间维持整个系统的供电，在储能装置释放供电时，处理器控制发电装置启动。

[0081] S303：在发电装置启动完成后产生第二电能，控制发电装置将第二电能通过第二开关柜传输至第二供电子系统。

[0082] 结合图2所示，发电装置132启动需要时间，当发电装置132启动后，发电装置132替代储能装置131的供电功能，发电装置132持续发电，将第二电能传输至第二供电子系统，维持整个海底数据中心供电系统的供电。

[0083] 储能装置131和发电装置132与处理器134连接，处理器134对储能装置131和发电装置132进行控制；在市电供电不足或停止时，处理器134控制储能装置131将储存的第一电能通过第二开关柜12传输至第二供电子系统，同时启动发电装置132；储能装置131和发电装置132在处理器134的控制下，及时提供瞬时电能，为第二供电子系统、第三供电子系统持续供电，保证供电不中断。

[0084] 本实施例中，当市电供电恢复正常时，关闭发电装置132，控制储能装置131储存第一电能。

[0085] 本实施例中，飞轮储能设备13还包括检测装置135，检测装置135与处理器134连接，用于检测市电供电是否正常或者异常，具体地，一种检测方式是，检测装置135获取市电供电，然后根据市电供电电压和频率检测，如果市电电压高于或低于预设电压范围，或市电频率高于或低于预设频率，则确定市电供电不足，或者供电停止。处理器134控制通过飞轮储能设备13输出第一电能为第二供电子系统提供瞬态电压，从而防止第二供电子系统的供电中断。

[0086] 具体地，该过程包括：

[0087] 检测装置135检测市电供电电压和频率，以及根据市电供电电压和频率确定市电供电是否停止。

[0088] 当检测装置135确定市电供电电压低于预设电压或市电供电停止时，处理器134控制储能装置131将储存的第一电能通过第二开关柜12传输至第二供电子系统。

[0089] 本发明提供的供电方法由飞轮储能设备13中的处理器134进行控制，检测装置135对市电供电实时进行检测，在市电供电电压低于预设电压或市电供电停止时，处理器134及时控制储能装置131为第二供电子系统、第三供电子系统提供第一电能，保证了海底数据中心供电系统的供电不中断。

[0090] 当市电供电的电源质量较差时，处理器134控制滤波装置133对市电供电进行滤波，为第二供电子系统提供稳定的电源，保证了海底数据中心供电系统的供电质量。

[0091] 在本说明书的描述中，参考术语“本实施例”、“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0092] 此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

[0093] 虽然结合附图描述了本发明的实施例，但是本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。