一种小型堆与数据中心耦合的供配电系统及其工作方法与流程

本技术涉及供配电系统，具体涉及一种小型堆与数据中心耦合的供配电系统及其工作方法。

背景技术：

1、小型堆通过核反应产生热能并转化为蒸汽，驱动汽轮发电机组实现发电。相较于传统核电，小型堆可根据用户需求灵活提供电力和热力等综合能源；小型堆固有安全性高，可贴邻用户建设，有效降低能量输送与传递损耗；此外，小型堆规模小，能够结合数据中心用能需求进行灵活配置。

2、数据中心是具备完善配套设施与专业化运营能力的服务平台，主要为互联网及相关企业提供服务器托管、用户接入及通用算力处理等服务，并以此实现市场化运营收益。数据中心稳定运行高度依赖持续可靠的电能与冷源，电能通过逐级降压后为各类算力设备供电。

3、数据中心运行连续性要求极高，一旦发生供电中断或宕机等问题，将会造成巨大的经济损失，因此数据中心对于供能的稳定性有严格要求。当前国际能源日益紧张，能源成本与供给可靠性成为制约数据中心发展的关键要素，小型堆作为清洁、稳定、可靠的能源供应单元，与数据中心用能需求匹配度高，二者耦合发展，既可解决数据中心对稳定、低成本能源的核心诉求，也可为小型堆找到稳定优质的终端用户，实现优势互补、协同发展。从经济性来看，数据中心盈利能力与用电价格高度相关，获取低价且稳定的电力供应，是提升其整体经济效益的重要前提。

4、目前的小型堆与数据中心耦合方案以小型堆为数据中心提供电能为主，即从小型堆的开关站通过高压线路供电至数据中心开关站，数据中心各单元用能由数据中心开关站统一进行分配，相关系统和设备共用率低，造成整体冗余度过高而影响经济性。同时，如果数据中心完全从外电网取电，不涉及燃气轮机、光伏等自备电源，因此目前没有多电源接入方式方面的方案或措施。现有小型堆与数据中心耦合方案仅是简单的进行电气连接，各自设置开关站等设施，并未实现整个供配电系统的深度耦合，使得项目造价基本为“1+1=2”，经济性有待进一步提升，进而实现项目造价“1+1<2”，以提升小型堆与数据中心耦合项目的竞争力。

5、现有专利cn121584801a公开了一种面向算力数据中心的核电站的直流供配电系统及方法，包括主电源系统、中压直流系统和低压直流系统的直流供配电架构，利用第一电压变换模块将主电源系统的交流电转换为中压直流电供应中压直流系统，再通过第二电压变换模块将其转换为低压直流电供应低压直流系统，并在主电源故障时由中压系统直接向低压系统供电，当主电源和中压系统均失效时低压系统独立运行以满足负荷需求。该方案未能实现小型堆与数据中心供配电系统深度耦合，无法满足燃气轮机、光伏等电源在交流侧的协调并网。

技术实现思路

1、本技术的目的是解决上述的技术问题。

2、为达到上述目的，本技术提出了一种小型堆与数据中心耦合的供配电系统，包括第一供能单元、第二供能单元、负荷单元和第一母线；第一供能单元通过辅助变压器连接至第一交流电源，第一交流电源用于为第一供能单元提供启动电源；第一供能单元与第一母线之间通过第一升压变压器连接，第二供能单元与第一母线之间通过第二升压变压器连接，负荷单元与第一母线之间通过主变压器连接，第一母线还连接至第二交流电源，第一供能单元、第二供能单元和第二交流电源均用于为负荷单元提供电源。

3、进一步地，第一母线采用单母线接线方式，第一母线上设置有五个间隔，分别为连接第二交流电源的线路进线间隔、母线pt间隔、连接主变压器的主变出线间隔、连接第一升压变压器的第一升压变间隔和连接第二升压变压器的第二升压变间隔。

4、进一步地，第一供能单元包括高压厂用变压器、第一机组母线和第二机组母线，高压厂用变压器为三绕组变压器，高压厂用变压器分别与第一升压变压器、第一机组母线和第二机组母线连接，高压厂用变压器与第一机组母线之间设置有第三断路器，高压厂用变压器与第二机组母线之间设置有第四断路器。

5、进一步地，辅助变压器为三绕组变压器，辅助变压器分别与第一机组母线和第二机组母线连接，辅助变压器与第一机组母线之间设置有第二断路器，辅助变压器与第二机组母线之间设置有第五断路器。

6、进一步地，第一供能单元还包括汽轮发电机，汽轮发电机通过第一断路器连接至高压厂用变压器与第一升压变压器之间。

7、进一步地，第二供能单元包括燃气轮机和燃机母线，燃气轮机与燃机母线通过断路器连接，燃机母线通过第六断路器与第二升压变压器连接。

8、进一步地，负荷单元包括第一公用母线和第二公用母线，第一公用母线和第二公用母线均与主变压器之间通过断路器连接，第一公用母线和第二公用母线均用于为数据中心各单元机房和核电厂配套设施提供电源。

9、进一步地，还包括第三供能单元，第三供能单元包括光伏发电装置，光伏发电装置通过第三升压变压器连接至第二公用母线。

10、进一步地，第一母线与第二交流电源之间设置有第七断路器，第一母线与主变压器之间设置有第十断路器，第一母线与第一升压变压器之间设置有第八断路器，第一母线与第二升压变压器之间设置有第九断路器。

11、为达到上述目的，本技术还提出了一种小型堆与数据中心耦合的供配电系统的工作方法，应用于一种小型堆与数据中心耦合的供配电系统，包括：断开第一断路器、第三断路器、第四断路器、第六断路器、第七断路器和第九断路器，闭合第二断路器、第五断路器、第八断路器和第十断路器，由第一交流电源为第一供能单元提供启动电源；闭合第一断路器、第三断路器和第四断路器，断开第二断路器和第五断路器，由第一供能单元经第一升压变压器为第一母线提供电源。

12、进一步地，当第一供能单元无法满足负荷单元的电力需求时，闭合第六断路器和第九断路器，由第二供能单元与第一供能单元共同为第一母线提供电源。

13、进一步地，当第一供能单元处于检修状态时，闭合第七断路器、第六断路器、第九断路器和第十断路器，断开第一断路器和第八断路器，由第二供能单元和第二交流电源共同为第一母线提供电源；断开第三断路器和第四断路器，闭合第二断路器和第五断路器，由第一交流电源为第一供能单元提供检修和启动电源。

14、应用本发明的上述技术方案，至少实现了如下技术效果：

15、1.本发明通过小型堆与数据中心在供配电系统层面的深度耦合设计，突破传统独立建设模式，有效降低系统综合冗余度与建设投入，实现整体造价的大幅节约，显著提升小型堆与数据中心耦合项目的市场竞争力和经济可行性；

16、2.本发明通过对不同电压等级外部电源的合理利用与优化组合，在充分保障小型堆启动及故障后备需求的前提下，有效压减外部供电工程的建设投资与后续运维成本；

17、3.本发明根据不同电源的容量特性及运行特点，差异化规划其并网电压等级，在实现多源协调供能的同时，节约变压器及高压开关站间隔资源，降低设备投资；

18、4.本发明覆盖小型堆从启动、正常运行、负荷波动到检修停堆等全生命周期各阶段，通过逻辑严密的电源切换策略，确保数据中心在任何运行工况下均能获得不间断的可靠电力供应。

19、本技术附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本技术的实践了解到。