隨著氣候變化的加劇，碳中和已成為全球共識(shí)，節(jié)能降碳成為社會(huì)所有行業(yè)的共同使命。經(jīng)濟(jì)發(fā)展、社會(huì)需求和技術(shù)變革推動(dòng)我國數(shù)據(jù)中心飛速發(fā)展，受規(guī)模提升的影響，全國數(shù)據(jù)中心耗電量增長率連續(xù)多年超過12%，遠(yuǎn)高于其他用能行業(yè)，數(shù)據(jù)中心的節(jié)能降耗工作顯得尤為必要。在國家部委的政策引領(lǐng)下，在領(lǐng)頭企業(yè)的探索中，中國數(shù)據(jù)中心正在逐漸向規(guī)模化、低能耗、綠色可持續(xù)發(fā)展的方向邁進(jìn)，數(shù)據(jù)中心節(jié)能工作亦不斷取得新突破，這里對(duì)節(jié)能技術(shù)進(jìn)行羅列和介紹，作為綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)和運(yùn)維的參考。

一、電能效率提升

1、高壓輸配電

正常情況下，電廠發(fā)電機(jī)組輸出電源的額定電壓為3.15～20KV，進(jìn)行升壓到500KV以上電壓后進(jìn)行傳輸，可以減少線路能耗、電路壓降，在節(jié)能的同時(shí)也可以節(jié)約有色金屬，降低線路工程造價(jià)。

2、非晶合金變壓器

在電壓變化過程中，變壓器存在空載損耗和負(fù)載損耗，其中空載損耗，不管有無負(fù)載，它一直存在。使用非晶合金材料制作的鐵芯，可以大幅降低空載損耗，這種材料具有高的磁化率，非常優(yōu)異的導(dǎo)磁性能，降低了磁阻；另外這種材料電阻阻抗較高，而且非常薄，厚度為常規(guī)硅鋼片1/10，大大降低交變磁場(chǎng)的渦流損耗，可以比傳統(tǒng)的變壓器降低70-80%空載損耗，使用非晶合金可帶來較好的節(jié)能效果，如表3中，一臺(tái)S15 2000Kva變壓器比S9變壓器空載損耗要低2.05KW，可以給PLF帶來0.0012改善。

3、-48V開關(guān)電源

傳統(tǒng)通信電源采用48V供電，可靠性高，可以采用高效模塊，模塊休眠等技術(shù)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)節(jié)能。但其本身缺點(diǎn)也非常明顯，輸出電壓低，輸送的電流大，線路損耗大，整體效率較低，只有83.8%。

4、高壓直流

為了降低損耗，可以提升直流供電電壓，如采用節(jié)能高效高壓直流技術(shù)，降低線路損耗和轉(zhuǎn)換損耗，從而提升整體系統(tǒng)效率，降低能耗，整體效率為92.19%；高壓直流也可以采用智能休眠冗余技術(shù)，進(jìn)一步提升效率。

5、高頻模塊化UPS

數(shù)據(jù)中心建設(shè)，優(yōu)先使用節(jié)能高效高頻模塊化UPS，UPS主機(jī)效率高達(dá)95%，效率比工頻機(jī)有了大幅提升，系統(tǒng)效率最高達(dá)到了91.23%。

6、一路市電/一路UPS

使用一路市電，一路UPS技術(shù)，可以讓系統(tǒng)效率達(dá)到93.63%, 相比兩路UPS供電，供電可靠性有一定的下降，但PLF可以帶來了0.024 的改善。

7、一路市電/一路高壓直流

使用一路市電，一路HVDC技術(shù)，可以讓系統(tǒng)效率達(dá)到94.11%, 相比兩路UPS供電，PLF帶來了0.03 的改善。

8、中低壓一體化技術(shù)

中低壓一體化就是讓變壓器和低配貼近負(fù)荷中心，實(shí)現(xiàn)高壓輸配電，讓10KV深入到負(fù)荷中心，簡化低壓配電架構(gòu)。最簡單的方法就是直接將變壓器、低配和UPS拼裝在一起，縮短了配電距離，讓配電系統(tǒng)簡潔高效，可以給PLF帶來0.01的改善。

9、巴拿馬電源

巴拿馬電源就是中低壓一體化技術(shù)的一種，只是UPS換成了高壓直流，通過整合，將低壓配電變成設(shè)備內(nèi)部，電源系統(tǒng)效率比傳統(tǒng)架構(gòu)可以提升1%。

10、高壓油機(jī)

采用10KV高壓油機(jī)并機(jī)運(yùn)行，利于機(jī)組并機(jī)、負(fù)荷分配以及遠(yuǎn)距離 ，降低工程投資和運(yùn)行損耗。

11、電梯電能回饋

電梯電能回饋，就是將電梯剎車的熱能轉(zhuǎn)換成電能，也叫回饋制動(dòng)。在采用變頻調(diào)速的設(shè)備里，這部分電能一般是通過能耗制動(dòng)電阻轉(zhuǎn)換為熱能浪費(fèi)了。能量回饋裝置使用的電力電子變換技術(shù)，將電梯在運(yùn)行過程中所產(chǎn)生的再生電能利用起來，并轉(zhuǎn)換為同步的交流電能回送到電網(wǎng)，起到節(jié)電的效果。當(dāng)電梯處于輕載上行和重載下行時(shí)，機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能，通過市電跟蹤技術(shù)，把電能反饋回電網(wǎng)，再生利用，從而有效節(jié)省電能。

12、照明節(jié)能

照明燈具優(yōu)先選用節(jié)能型LED光源，燈具控制方式采用相對(duì)集中、分散控制相結(jié)合，公共樓道等采用節(jié)能自熄開關(guān)控制，節(jié)約電能。

二、使用綠能

13、水電

水電站是把位于高處的水體引向低處的水輪機(jī)來進(jìn)行發(fā)電，將水能轉(zhuǎn)換成電能。由于水能來自河川等天然徑流，而河川天然徑流主要是由自然界氣、水循環(huán)形成，水的循環(huán)使水能可以再生循環(huán)使用，故水能稱為“再生能源”。

14、光伏電池

在太陽光照射下，一些特定的半導(dǎo)體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生自由電荷，這些自由電荷定向移動(dòng)和積累并產(chǎn)生一定的電動(dòng)勢(shì)，可以向外電路提供電流，這種現(xiàn)象被稱為光生伏特效應(yīng)或光伏效應(yīng)。

太陽能光伏電池可以模塊化制造，并根據(jù)需要組合成不同功率的電站，通信基站通過光伏電池的不同組合，可以達(dá)到500W——10KW左右的輸出功率。

15、風(fēng)力發(fā)電

風(fēng)力發(fā)電是指把風(fēng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)為電能。風(fēng)能也是一種清潔無公害的可再生能源，利用風(fēng)力發(fā)電非常環(huán)保，且風(fēng)能蘊(yùn)量巨大，因此日益受到世界各國的重視，在運(yùn)營商的基站里，光伏電池可以和風(fēng)力發(fā)電組成風(fēng)／光互補(bǔ)系統(tǒng)，因?yàn)轱L(fēng)力資源和太陽光資源具有較好的互補(bǔ)特性。沒有太陽的時(shí)候經(jīng)常有風(fēng)，沒有風(fēng)的時(shí)候常常有太陽，可以提高通信站點(diǎn)供電的可靠性。

16、太陽能空調(diào)

太陽能空調(diào)可以采用蒸氣噴射式制冷，是以噴射器代替壓縮機(jī)，以消耗熱能為代價(jià)，在噴射器的噴氣室形成低壓區(qū)，利用工質(zhì)在低壓下氣化吸熱實(shí)現(xiàn)制冷。

太陽能對(duì)加熱器進(jìn)行加熱，形成高溫高壓工作蒸汽，在噴射器噴嘴中絕熱膨脹，形成一股低壓高速氣流，從而將蒸發(fā)器里的低壓水蒸氣抽吸到噴射器中，形成低壓吸熱制冷。    

17、氫能

氫能作為公認(rèn)的清潔能源，作為低碳和零碳能源正在脫穎而出。采用普通的電解技術(shù)，就可以將光伏、風(fēng)電等再生能源轉(zhuǎn)換成氫能進(jìn)行儲(chǔ)存，從而供給氫能源汽車和燃料電池使用，氫儲(chǔ)能技術(shù)，很好的解決了清潔能源的儲(chǔ)存問題，可以說氫能源是能源儲(chǔ)存的終極方式，目前我國已在氫能領(lǐng)域取得了多方面的進(jìn)展，有望成為氫能技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)先的國家之一。

水電解制氫是一種較為方便的制取氫氣的方法，在電解槽通上直流電，水分子在電極發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，分解成氫氣和氧氣，其中陰極附近產(chǎn)生氫氣。   

水電解制取的氫氣，經(jīng)過加壓，儲(chǔ)存在容量里，供給氫能源汽車和燃料電池使用，很好的解決了清潔能源的儲(chǔ)存問題。

18、核能

核能將原子核裂變釋放的核能轉(zhuǎn)換成熱能，再轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。用鈾制成的核燃料在“反?yīng)堆”的設(shè)備內(nèi)發(fā)生裂變而產(chǎn)生大量熱能，再用處于高壓下的水把熱能帶出，在蒸汽發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生蒸汽，蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)帶著發(fā)電機(jī)一起旋轉(zhuǎn)，電就源源不斷地產(chǎn)生出來，并通過電網(wǎng)送到四面八方。

由于核能發(fā)電排放少，不會(huì)造成空氣污染；核能發(fā)電為無碳排放，溫室效應(yīng)不明顯；鈾燃料成本低，發(fā)電成本低，所以一定程度上也算是一種清潔能源。

三、儲(chǔ)能技術(shù)

20、抽水蓄能

抽水蓄能電站利用電力負(fù)荷低谷時(shí)的電能抽水至上水庫，通過這種方式將其他電源(包括火電站、核電站和水電站)的多余電能，抽水至上水庫儲(chǔ)存起來，在電力負(fù)荷高峰期再放水至下水庫發(fā)電的水電站。又稱蓄能式水電站。

當(dāng)電網(wǎng)用電量處于低谷值時(shí)，把多余的電能用來抽水，即把下游調(diào)節(jié)池中的水重新提到上游位置，以備再度發(fā)電充分利用水資源。這個(gè)過程是電能轉(zhuǎn)化機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為水的勢(shì)能。

儲(chǔ)能發(fā)電過程，當(dāng)電力高峰時(shí)，放水發(fā)電，水的勢(shì)能變成動(dòng)能，推動(dòng)水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，再轉(zhuǎn)化成電能。 

21、深井拉鐵

深井拉鐵儲(chǔ)能，也叫深井重物儲(chǔ)能，是重力儲(chǔ)能的一種，就是在深井內(nèi)，采用提升重物進(jìn)行能力儲(chǔ)存，在需要的時(shí)候，利用重物下降釋放能量來進(jìn)行發(fā)電。這個(gè)深井，可以現(xiàn)場(chǎng)挖掘，也可以尋找廢棄的礦井，但是需要一定的深度，一般在500米到幾千米的樣子，然后掛上幾千噸的重物，并垂到井底。

當(dāng)需要蓄能時(shí)，就利用富余的電能去驅(qū)動(dòng)電機(jī)，將這個(gè)重物提升到地面。

需要發(fā)電時(shí)，就讓重物往下落，重物下落的過程，就可以帶動(dòng)發(fā)電機(jī)對(duì)外發(fā)電。深井拉鐵技術(shù)好比一枚巨大的儲(chǔ)能電池，顯然，這個(gè)深井越深，掛的重物重量越重，這枚電池的容量也就越大，能儲(chǔ)存的電量也越多。

22、飛輪蓄能

飛輪儲(chǔ)能是利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪將能量以動(dòng)能的形式儲(chǔ)存起來的一種方式。儲(chǔ)能時(shí)，利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，電能轉(zhuǎn)換為飛輪的動(dòng)能；在需要能量的時(shí)候，飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)減速運(yùn)行，將存儲(chǔ)的能量釋放出來，航母上的飛機(jī)電磁彈射系統(tǒng)用的就是飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)。

釋能時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪拖動(dòng)電機(jī)發(fā)電，經(jīng)電力轉(zhuǎn)換器輸出適用于負(fù)載的電流與電壓，完成機(jī)械能到電能轉(zhuǎn)換的釋放能量過程。

23、壓縮空氣儲(chǔ)能

壓縮空氣蓄能是利用電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)的多余電量，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)，將空氣壓入作為儲(chǔ)氣室的密閉大容量地下洞穴，也可以是報(bào)廢礦井、沉降的海底儲(chǔ)氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲(chǔ)氣井，當(dāng)電力系統(tǒng)發(fā)電量不足時(shí)，將壓縮空氣經(jīng)換熱器與油或天然氣混合燃燒，導(dǎo)入輪氣機(jī)作功發(fā)電。

儲(chǔ)能模式，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷期將電能用于壓縮空氣，并將空氣高壓密封在。

在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期，釋放壓縮空氣，推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。

24、液流電池

液流電池由電池單元、電解液、電解液存儲(chǔ)供給單元等部分構(gòu)成。液流電池的正極和負(fù)極電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存于電池外部的儲(chǔ)罐中，通過泵和管路輸送到電池內(nèi)部，通過正、負(fù)極電解質(zhì)溶液活性物質(zhì)發(fā)生可逆氧化還原反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。

這里以全釩液流電池為例，釩化學(xué)性質(zhì)活躍，呈現(xiàn)多種價(jià)態(tài)，釩液流電池以釩離子的不同價(jià)態(tài)的溶液為電解液，使其在正負(fù)極板上發(fā)生可逆反應(yīng)，完成充電、放電和再充電過程。電池充電后，正極物質(zhì)為V5+離子溶液，負(fù)極為V2+離子溶液；電池放電后，正、負(fù)極分別為V4+和V3+離子溶液。

充電時(shí)，正極發(fā)生氧化反應(yīng)活性物質(zhì)價(jià)態(tài)升高，負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)活性物質(zhì)價(jià)態(tài)降低。

液流電池放電時(shí)，正極活性物質(zhì)價(jià)態(tài)降低，負(fù)極活性物質(zhì)價(jià)態(tài)升高，液流電池釋放出它所儲(chǔ)存的能力。

26、水蓄冷

數(shù)據(jù)中心為了防止冷源中斷，往往配置蓄冷罐，如果蓄冷罐夠大，或者熱負(fù)荷較小是，這時(shí)可以用它進(jìn)行調(diào)峰運(yùn)行，在尖峰電價(jià)時(shí)，利用蓄冷罐直接向末端釋放冷量，從而降低尖峰電量的使用，起到調(diào)峰作用；

當(dāng)谷電電價(jià)時(shí)，冷水機(jī)組向末端設(shè)備供冷的同時(shí)向蓄冷罐進(jìn)行蓄冷。

27、冰蓄冷

冰蓄冷技術(shù)，就是在電力負(fù)荷較低的夜間，也就是用電低谷期的時(shí)候，采用電制冷機(jī)進(jìn)行制冰，將冷量以冰的方式儲(chǔ)存起來，夜間蓄冰模式（制冰工況）

而在電力負(fù)荷較高的白天，也就是用電高峰的時(shí)期，再把儲(chǔ)存的冷量釋放出來，在滿足數(shù)據(jù)中心空調(diào)對(duì)冷量需要的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)用電負(fù)荷的“移峰填谷”，通過峰谷電的差價(jià)，降低用電費(fèi)用。

四、機(jī)房空調(diào)節(jié)能

28、機(jī)房空調(diào)變頻

通過變頻技術(shù)，改變壓縮機(jī)馬達(dá)轉(zhuǎn)速，從而改變壓縮機(jī)容量，利用變頻器調(diào)節(jié)輸出頻率，對(duì)負(fù)載流量進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)節(jié)能。

當(dāng)室內(nèi)負(fù)荷要求高時(shí)，變頻壓縮機(jī)馬達(dá)頻率隨之增大，從而導(dǎo)致馬達(dá)轉(zhuǎn)速更快，吸排氣容量升高。當(dāng)室內(nèi)負(fù)荷要求降低時(shí)，變頻壓縮機(jī)的頻率減小，容量降低。

變頻器應(yīng)用變頻技術(shù)與微電子技術(shù)，通過改變電機(jī)工作電源頻率方式來控制交流電動(dòng)機(jī)的一種電力控制設(shè)備。通過壓縮機(jī)變頻，在部分負(fù)荷情況下，可以提升冷凝器和蒸發(fā)器效率，降低冷凝壓力，節(jié)能率達(dá)10%-30%以上，配合EC風(fēng)機(jī)，可以給CLF帶來0.2的改善；壓縮機(jī)變頻，無頻繁啟停，對(duì)部件及控制電路無沖擊，機(jī)房溫度波動(dòng)小。    

29、氟泵技術(shù)

氟泵節(jié)能空調(diào)主要由氟泵、管路閥門等組成，氟泵節(jié)能空調(diào)分為雙氟泵機(jī)組和單系統(tǒng)氟泵機(jī)組，氟泵機(jī)組可以采用專用型機(jī)組或者改裝后的風(fēng)冷型機(jī)房空調(diào)機(jī)配套使用，組成兩套不同的制冷循環(huán)模式，即壓縮式制冷循環(huán)和氟泵制冷循環(huán)，經(jīng)過試驗(yàn)，氟泵技術(shù)可以改善CLF高達(dá)0.3。

當(dāng)室外環(huán)境溫度較高時(shí)，如室外環(huán)境溫度>20℃時(shí)，氟泵開始?jí)嚎s機(jī)制冷模式，這時(shí)壓縮機(jī)正常運(yùn)行，氟泵停止工作，系統(tǒng)類似于一臺(tái)普通的機(jī)房空調(diào)；

當(dāng)室外環(huán)境溫度較低，達(dá)到系統(tǒng)控制的設(shè)定點(diǎn)時(shí)，如室外環(huán)境溫度<10℃時(shí)，,這時(shí)壓縮機(jī)停止工作，氟泵啟動(dòng)。蒸發(fā)器中與室內(nèi)空氣換熱后的制冷劑，直接進(jìn)入風(fēng)冷冷凝器與室外冷源進(jìn)行換熱，冷卻成液態(tài)后的制冷劑在氟泵的作用下克服管阻回到蒸發(fā)器繼續(xù)換熱，達(dá)到節(jié)能效果。

當(dāng)室外環(huán)境溫度略低時(shí)，如10℃<室外環(huán)境溫度<20℃時(shí)，這時(shí)系統(tǒng)處于混合模式，壓縮機(jī)和氟泵同時(shí)工作。

30、動(dòng)態(tài)雙冷源技術(shù)

動(dòng)態(tài)雙冷源技術(shù)在集中冷卻水冷卻+機(jī)房空調(diào)系統(tǒng)基礎(chǔ)上，疊加自然冷卻模塊（水盤管），可以進(jìn)一步降低空調(diào)能耗；采用閉塔冷卻+集中冷卻水+數(shù)碼渦旋技術(shù)+EC風(fēng)機(jī)等技術(shù)組合，通過動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)的方法，可以實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)制冷和自然冷卻的平穩(wěn)過渡，延長自然冷卻時(shí)間，提升節(jié)能效率，經(jīng)過試驗(yàn)，某數(shù)據(jù)中心CLF從0.55減低到0.28， 節(jié)能明顯。

動(dòng)態(tài)雙冷源模式，在過渡季節(jié)，壓縮機(jī)完全作為自然冷卻冷量補(bǔ)充，壓縮機(jī)按照需求在20-100%之間調(diào)節(jié)輸出，數(shù)碼壓縮機(jī)和水盤管進(jìn)行完美匹配。