摘要
随着社会信息化程度的提高，数据中心的规模和能耗迅速增加，其中制冷能耗约占总能耗的26.7%，同时数据中心产生大量余热排入环境。因此，对数据中心制冷系统和余热利用的研究对于其能效优化和保护生态环境至关重要。本文提出了一种基于地源热泵的数据中心余热回收系统，将其用于周边建筑供暖，进而构建了高比例可再生能源的产消型能源系统，赋予数据中心“产消者”的身份，提升了系统的热力学能效与完善度，将数据中心纳入能源系统也为其能效提升提供了更灵活高效的方式。 首先，本文构建了以数据中心为核心的产消型能源系统，设计了该系统的结构与运行模式，给出了不同运行模式下的运行工况，对布置在机柜内部的蒸发器进行了结构设计，并完成了其他设备的选型。 其次，本文构建了上述产消型能源系统的能耗模型，对系统运行情况进行模拟分析。针对典型用能场景，构建了采用房间级数据中心冷却和建筑供暖的常规方案与采用本系统的两种方案，结果表明本系统可实现常规系统53.80%的能耗、4.12倍的?效率和190.21%的年净收益。 然后，本文采用风电和光伏与电网共同为上述系统供能，构建了高比例可再生能源的产消型能源系统的能耗模型。为提高系统整体经济性和能效水平，提出了建筑供暖温度调节、数据中心计算负荷调度和蓄电池充放电量调节三种措施，并制定了相应优化策略。经计算，采用优化策略后系统年总用电量、可再生能源废弃量、电网用电量和运行成本可分别降低4.18%、11.39%、8.89%和6.96%。 最后，本文采用强化学习算法对高比例可再生能源的产消型能源系统进行运行优化。不同数据中心平均占用率下，与采用策略优化相比，采用算法优化可使可再生能源废弃量和运行成本进一步分别下降40.40%-102.54%和8.11%-60.88%。通过对比分析两种优化方案的特点，给出了两种优化方案的适用场景。
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