一种热电联供机组协同AIDC供电系统、控制方法、电子设备及存储介质

本发明涉及热电联供机组协同aidc供电系统领域，具体涉及一种热电联供机组协同aidc供电系统、控制方法、电子设备及存储介质。

背景技术：

1、随着人工智能数据中心（aidc）规模不断扩大，其供电可靠性与散热需求成为关键问题。数据中心不仅需要持续稳定的电力供应，还需高效冷却系统以维持芯片适宜工作温度。传统数据中心多采用电网供电与电制冷独立运行方式，存在电力依赖性强、冷却能耗高、整体能效偏低等问题。

2、近年来，利用可再生能源与热电联供协同为数据中心供电供冷成为重要发展方向。热电联供机组可同时提供稳定电力与高品质热源，驱动吸收式制冷装置实现冷电联产；风电、光伏等可再生能源则有助于降低碳排放。然而，现有热电联供与数据中心协同系统中，供电侧存在风电波动性与火电调节速率不匹配的问题，制冷侧多品位余热与多级吸收式制冷之间的热品位匹配及协调控制尚未得到有效解决。尤其是在负荷快速变化工况下，供电与制冷回路之间存在非线性耦合与时滞特性，传统分散控制难以同时快速跟踪供电功率和供冷冷量，易导致数据中心供电波动或散热不足。

3、因此，亟需一种能够实现热电联供机组与数据中心供电系统协同运行的控制方法，充分考虑多能源供电协调、多品位余热梯级利用以及供电-制冷耦合动态特性，提高系统对负荷变化的响应速度与抗扰动能力，保障数据中心安全高效运行。

技术实现思路

1、为了解决上述背景技术中的问题，本发明提出了一种热电联供机组协同aidc供电系统、控制方法、电子设备及存储介质。

2、本发明采用的技术方案是：

3、一种热电联供机组协同aidc供电系统，包括人工智能数据中心（aidc）、供电模块、制冷模块和控制模块。

4、所述aidc为系统的核心负荷，具有电力输入端和冷却介质输入端，其电力输入端与供电模块连接，冷却介质输入端与制冷模块连接；aidc还设有排风热回收装置，其输出端与制冷模块的余热回收回路连接；

5、所述供电模块包括风力发电单元、储能系统和热电联供机组；所述风力发电单元通过绿电直连将电力输出给aidc，用于提供可再生电力；所述储能系统用于平抑风电波动并提供快速功率支撑；所述热电联供机组，其输出端经电网与aidc连接，用于提供基荷电力；

6、所述制冷模块包括烟气余热回收回路、抽汽余热回收回路、aidc余热回收回路、单效溴化锂吸收式制冷机、双效溴化锂吸收式制冷机、低品位溴化锂吸收式制冷机、自然冷却装置和电制冷备用机组；

7、所述烟气余热回收回路连接热电联供机组的烟道出口与单效溴化锂吸收式制冷机的热源入口；所述抽汽余热回收回路连接汽轮机抽汽口与双效溴化锂吸收式制冷机的热源入口；所述aidc余热回收回路连接aidc排风热回收装置与低品位溴化锂吸收式制冷机的热源入口；所述自然冷却装置，其冷输出端连接aidc冷却介质入口，用于冬季优先提供冷量；所述电制冷备用机组，其电力输入端连接电网、冷输出端连接aidc，用于补充溴化锂制冷的不足；

8、所述控制模块包括数据采集单元和控制器；所述数据采集单元与风力发电单元、储能系统、热电联供机组、各级溴化锂制冷机、自然冷却装置、aidc的传感器连接，用于采集电负荷、冷负荷、风电功率、储能soc、烟气温度、抽汽温度、aidc排风温度、室外环境温度等参数；所述控制器，接收数据采集单元的信号，输出控制指令至储能系统、热电联供机组、抽汽阀门、烟气旁通阀、余热回收阀门、自然冷却装置、各级溴化锂吸收式制冷机及电制冷机组。

9、上述各模块可以硬件形式内嵌于可编程控制器中，也可以软件形式存储于计算机存储器中，以便于控制器调用执行以上各个模块对应的操作。

10、进一步的，本发明还提出一种用于热电联供机组协同aidc供电系统的控制方法，具体包括以下步骤：

11、s1：采集系统状态参数。实时采集aidc电负荷需求 pload、冷负荷需求 cload、风电功率 pwind、储能荷电状态 soc、烟气温度 tflue、抽汽温度 text、aidc排风温度 twaste、室外环境温度 tamb等。

12、s2：供电侧协调控制。供电侧功率平衡满足如下关系式：

13、

14、其中， pwind：风电实时输出功率（mw）；pees：储能系统充放电功率（放电为正，充电为负）（mw）；pcfpp：火电机组并网功率（mw）；pload：aidc实时电负荷需求（mw）；psurplus：富余上网电量（mw）；

15、（1）若，则aidc由风电直供，储能系统根据soc状态进行充电或待机，火电机组出力降至热电可行域内。

16、（2）若，计算功率缺额。优先由储能系统放电补充，若储能放电功率不足以弥补缺额，则增加火电机组出力，使。

17、储能充电条件为：当风电功率大于aidc负荷且储能soc低于预设下限时，储能系统吸收多余风电进行充电。储能充放电功率限幅为：

18、

19、其中，和分别为储能系统的最小充电功率（负值）和最大放电功率（正值），其绝对值由储能变流器额定容量决定。

20、储能荷电状态 soc 的允许范围为：

21、

22、其中，和分别为储能荷电状态的下限和上限，取20%，取90%。

23、s3：制冷侧协调控制。系统总供冷量ctotal由下式计算：

24、

25、其中ηsingle，ηdouble，ηlow分别为单效、双效、低品位溴化锂制冷机的性能系数（cop）；cnat为冬季自然冷却供冷量；qflue为回收烟气热量；qext为抽汽热量；qwaste为回收aidc废热。

26、系统根据季节模式采取不同控制策略：

27、（1）夏季模式（室外温度tamb > 15℃）：

28、若烟气温度 ，开启单效溴化锂吸收式制冷机，利用火电烟气余热制冷；若抽汽温度 ，开启双效溴化锂吸收式制冷机，利用汽轮机抽汽制冷；若aidc排风温度，开启低品位溴化锂吸收式制冷机，回收aidc自身废热制冷；

29、若，则启动电制冷补充缺额；若，则优先减少电制冷或减少低品位溴化锂的投入。

30、（2）冬季模式（室外温度tamb < 15℃）：

31、优先投用自然冷却装置，利用室外冷空气或冷却塔为aidc供冷；同时实时监测自然冷却供冷量 cnat 与冷负荷需求 cload的差值，若，则按“低品位-单效-双效”的顺序依次启动溴化锂制冷，直至满足冷负荷；同时，火电机组切换至热电联产（chp）模式，抽汽除供少量制冷外，主要用于对外供热。

32、s4：供电-制冷耦合前馈协调。当aidc电负荷指令发生阶跃变化δpload时，储能系统前馈放电功率指令为：

33、

34、同时抽汽阀门开度前馈变化量为：

35、

36、其中，kff为预设前馈系数。该前馈动作可补偿制冷回路的响应延迟。

37、（1）若负荷增加，储能系统立即增发功率，同时根据负荷变化率提前增大抽汽阀门开度，使双效溴化锂制冷机提前获得热源，避免冷负荷响应滞后；

38、（2）若负荷减小，储能系统吸收多余功率，适当关小抽汽阀门，防止制冷过剩。

39、火电机组的出力调整按照其爬坡速率进行，避免对电网造成冲击。

40、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现上述用于热电联供机组协同aidc供电系统的控制方法的步骤。

41、本发明还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述用于热电联供机组协同aidc供电系统的控制方法的步骤。

42、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

43、（1）本发明通过风电优先直供、储能快速补偿、火电基荷支撑的三层供电控制策略，能够在aidc负荷突变时实现储能快速响应，火电及时跟随，有效抑制风电波动与负荷扰动，保证数据中心供电连续稳定。

44、（2）本发明依据烟气温度、抽汽温度及aidc排风温度，自动分级投入单效、双效及低品位溴化锂吸收式制冷，实现火电余热与数据中心废热的高效回收，替代传统电制冷，降低冷却能耗，提升系统能效。

45、（3）本发明引入前馈补偿机制，在aidc负荷变化时预先调节抽汽阀门与储能出力，克服制冷回路响应延迟及供电-制冷耦合非线性，实现供电功率与供冷冷量的快速无差跟踪，增强系统抗扰动能力。