[发明专利]基于数据中心余热利用的冷-热-电-气供应系统及其控制方法

说明书

本发明公开了一种基于数据中心余热利用的冷‑热‑电‑气供应系统及其控制方法。包括市政管网、数据中心冷冻水供回系统、LNG梯级换热系统、天然气供应回路、燃气轮机余热利用系统；其中，所述市政管网用于给数据中心供电；所述数据中心冷冻水供回系统用于分流数据中心回水并输送至LNG梯级换热系统或燃气轮机余热利用系统，并将数据中心回水换热后汇合流至数据中心供水；所述LNG梯级换热系统用于利用数据中心回水余热气化液态LNG制取气态NG；所述天然气供应回路用于加热气态NG；所述燃气轮机余热利用系统用于利用燃烧过量的NG发电，输送至市政管网为数据中心供电。本发明提高系统的能量利用率，降低数据中心能源供给成本及碳排放。

技术领域

本发明属于热回收利用技术领域，具体涉及一种基于数据中心余热利用的冷-热-电-气供应系统及其控制方法。

背景技术

互联网、大数据、人工智能等数字经济的快速发展正在改变人们的生活方式，数据中心作为海量数据的承载与传输实体，是5G通信、大数据、物联网、人工智能等信息产业的核心基础设施。随着数据中心规模化发展，其高能耗问题正变得日益严峻。数据中心机房内有大量的服务器、存储器、交换机等设备，这些设备长期处于开启状态，消耗巨大电能的同时也产生大量的热量。目前，数据中心用电量占全社会用电量的2％左右。数据中心巨大电耗最终都转化为热量排出，该部分热量由于温度低，余热回收利用难度大，应用场景受限，尚未得到充分利用。

燃气轮机供能系统的排烟温度一般为500～600℃，烟气中仍存在余热可以进行回收利用。溴化锂吸收式制冷机，简称溴冷机，以水为制冷剂，溴化锂水溶液作为吸收剂，制取用于空调系统的冷冻水。溴化锂属盐类，无毒，化学性质稳定。溴冷机可用低压水蒸气作为热源，因此可以对燃气轮机排放的烟气进行余热回收与利用。

液化天然气(LNG)，主要成分是甲烷，无色无味无毒且无腐蚀性。LNG燃烧后对空气污染小，而且放出热量大，适合用作燃气轮机的燃料，是一种清洁、高效的生态型优质能源和燃料。常压下LNG的温度为-163℃，存储在低温储存罐内，使用时需重新气化。为了节约气化LNG所需的能源，考虑将数据中心冷却系统回水中的余热用于气化LNG，为市政天然气管网供气，同时实现数据中心余热的回收利用。LNG是液化的天然气，而NG就是自然状态天然气。

现有技术，如申请号为201911129266.5的中国专利，公开了一种基于分布式能源的数据中心余热利用系统及方法。利用内燃机、溴冷机、板式换热器、数据中心、蓄电池组、蓄热水箱、光伏/风力发电系统等实现了燃气分布式供能系统余热的回收，同时利用内燃机发电为数据中心和电网供电。但是，该系统仅实现烟气余热的回收，对于数据中心回水的余热没有有效回收利用，造成能量的浪费。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述背景技术存在的不足，提供一种基于数据中心余热利用的冷-热-电-气供应系统及其控制方法。

本发明采用的技术方案是：一种基于数据中心余热利用的冷-热-电-气供应系统，包括市政管网、数据中心冷冻水供回系统、LNG梯级换热系统、天然气供应回路、燃气轮机余热利用系统；其中，

所述市政管网用于给数据中心供电，并接收燃气轮机余热利用系统的余电或余气；

所述数据中心冷冻水供回系统用于分流数据中心回水并输送至LNG梯级换热系统或燃气轮机余热利用系统，并将数据中心回水换热后汇合流至数据中心供水；

所述LNG梯级换热系统用于利用数据中心回水余热气化液态LNG制取气态NG；

所述天然气供应回路用于加热气态NG，并根据气态NG的生产量向市政管网或燃气轮机余热利用系统输送气态NG；

所述燃气轮机余热利用系统用于利用燃烧过量的NG发电，输送至市政管网为数据中心供电，用于利用燃烧后的NG烟气换热制取冷冻水。