随着气候变化的加剧
，碳中和已成为全球共识

，节能降碳成为社会所有行业的共同使命。经济发展、社会需求和技术变革推动我国数据中心飞速发展，受规模提升的影响，全国数据中心耗电量增长率连续多年超过12%，远高于其他用能行业
，数据中心的节能降耗工作显得尤为必要。在国家部委的政策引领下
，在领头企业的探索中，中国数据中心正在逐渐向规模化、低能耗、绿色可持续发展的方向迈进
，数据中心节能工作亦不断取得新突破

，这里对节能技术进行罗列和介绍，作为绿色数据中心建设和运维的参考。

一
、电能效率提升

1
、高压输配电

正常情况下，电厂发电机组输出电源的额定电压为3.15～20KV，进行升压到500KV以上电压后进行传输，可以减少线路能耗、电路压降，在节能的同时也可以节约有色金属

，降低线路工程造价
。

2、非晶合金变压器

在电压变化过程中，变压器存在空载损耗和负载损耗，其中空载损耗，不管有无负载
，它一直存在。使用非晶合金材料制作的铁芯
，可以大幅降低空载损耗，这种材料具有高的磁化率，非常优异的导磁性能，降低了磁阻
；另外这种材料电阻阻抗较高，而且非常薄，厚度为常规硅钢片1/10，大大降低交变磁场的涡流损耗
，可以比传统的变压器降低70-80%空载损耗
，使用非晶合金可带来较好的节能效果
，如表3中，一台S15 2000Kva变压器比S9变压器空载损耗要低2.05KW，可以给PLF带来0.0012改善。

3
、-48V开关电源

传统通信电源采用48V供电，可靠性高
，可以采用高效模块，模块休眠等技术实现系统节能。但其本身缺点也非常明显
，输出电压低，输送的电流大
，线路损耗大
，整体效率较低，只有83.8%。

4、高压直流

为了降低损耗，可以提升直流供电电压，如采用节能高效高压直流技术，降低线路损耗和转换损耗，从而提升整体系统效率，降低能耗

，整体效率为92.19%；高压直流也可以采用智能休眠冗余技术，进一步提升效率
。

5
、高频模块化UPS

数据中心建设，优先使用节能高效高频模块化UPS，UPS主机效率高达95%，效率比工频机有了大幅提升

，系统效率最高达到了91.23%。

6
、一路市电/一路UPS

使用一路市电
，一路UPS技术，可以让系统效率达到93.63%, 相比两路UPS供电
，供电可靠性有一定的下降，但PLF可以带来了0.024 的改善

。

7
、一路市电/一路高压直流

使用一路市电，一路HVDC技术，可以让系统效率达到94.11%, 相比两路UPS供电

，PLF带来了0.03 的改善。

8、中低压一体化技术

中低压一体化就是让变压器和低配贴近负荷中心，实现高压输配电
，让10KV深入到负荷中心
，简化低压配电架构。最简单的方法就是直接将变压器、低配和UPS拼装在一起
，缩短了配电距离

，让配电系统简洁高效，可以给PLF带来0.01的改善
。

9、巴拿马电源

巴拿马电源就是中低压一体化技术的一种，只是UPS换成了高压直流
，通过整合，将低压配电变成设备内部，电源系统效率比传统架构可以提升1%
。

10、高压油机

采用10KV高压油机并机运行
，利于机组并机、负荷分配以及远距离 
，降低工程投资和运行损耗。

11、电梯电能回馈

电梯电能回馈，就是将电梯刹车的热能转换成电能
，也叫回馈制动。在采用变频调速的设备里，这部分电能一般是通过能耗制动电阻转换为热能浪费了。能量回馈装置使用的电力电子变换技术，将电梯在运行过程中所产生的再生电能利用起来，并转换为同步的交流电能回送到电网
，起到节电的效果。当电梯处于轻载上行和重载下行时，机械能转化为电能，通过市电跟踪技术
，把电能反馈回电网
，再生利用，从而有效节省电能
。

12、照明节能

照明灯具优先选用节能型LED光源
，灯具控制方式采用相对集中
、分散控制相结合，公共楼道等采用节能自熄开关控制，节约电能。

二
、使用绿能

13、水电

水电站是把位于高处的水体引向低处的水轮机来进行发电，将水能转换成电能
。由于水能来自河川等天然径流
，而河川天然径流主要是由自然界气、水循环形成，水的循环使水能可以再生循环使用，故水能称为“再生能源”
。

14、光伏电池

在太阳光照射下
，一些特定的半导体内会产生自由电荷，这些自由电荷定向移动和积累并产生一定的电动势
，可以向外电路提供电流
，这种现象被称为光生伏特效应或光伏效应
。

太阳能光伏电池可以模块化制造，并根据需要组合成不同功率的电站，通信基站通过光伏电池的不同组合
，可以达到500W——10KW左右的输出功率。

15

、风力发电

风力发电是指把风的动能转为电能。风能也是一种清洁无公害的可再生能源
，利用风力发电非常环保
，且风能蕴量巨大，因此日益受到世界各国的重视，在运营商的基站里
，光伏电池可以和风力发电组成风／光互补系统
，因为风力资源和太阳光资源具有较好的互补特性。没有太阳的时候经常有风，没有风的时候常常有太阳，可以提高通信站点供电的可靠性。

16、太阳能空调

太阳能空调可以采用蒸气喷射式制冷，是以喷射器代替压缩机，以消耗热能为代价，在喷射器的喷气室形成低压区，利用工质在低压下气化吸热实现制冷。

太阳能对加热器进行加热，形成高温高压工作蒸汽，在喷射器喷嘴中绝热膨胀，形成一股低压高速气流，从而将蒸发器里的低压水蒸气抽吸到喷射器中
，形成低压吸热制冷
。    

17
、氢能

氢能作为公认的清洁能源
，作为低碳和零碳能源正在脱颖而出。采用普通的电解技术，就可以将光伏
、风电等再生能源转换成氢能进行储存
，从而供给氢能源汽车和燃料电池使用
，氢储能技术，很好的解决了清洁能源的储存问题

，可以说氢能源是能源储存的终极方式

，目前我国已在氢能领域取得了多方面的进展，有望成为氢能技术和应用领先的国家之一
。

水电解制氢是一种较为方便的制取氢气的方法
，在电解槽通上直流电
，水分子在电极发生电化学反应
，分解成氢气和氧气
，其中阴极附近产生氢气。   

水电解制取的氢气，经过加压，储存在容量里
，供给氢能源汽车和燃料电池使用，很好的解决了清洁能源的储存问题
。

18、核能

核能将原子核裂变释放的核能转换成热能，再转变为电能。用铀制成的核燃料在“反应堆”的设备内发生裂变而产生大量热能
，再用处于高压下的水把热能带出
，在蒸汽发生器内产生蒸汽，蒸汽推动汽轮机带着发电机一起旋转
，电就源源不断地产生出来，并通过电网送到四面八方。

由于核能发电排放少，不会造成空气污染；核能发电为无碳排放，温室效应不明显；铀燃料成本低
，发电成本低
，所以一定程度上也算是一种清洁能源。

三

、储能技术

20、抽水蓄能

抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，通过这种方式将其他电源(包括火电站、核电站和水电站)的多余电能，抽水至上水库储存起来，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站。又称蓄能式水电站。

当电网用电量处于低谷值时，把多余的电能用来抽水，即把下游调节池中的水重新提到上游位置，以备再度发电充分利用水资源
。这个过程是电能转化机械能，再转化为水的势能。

储能发电过程，当电力高峰时，放水发电，水的势能变成动能，推动水轮机转动，再转化成电能
。 

21、深井拉铁

深井拉铁储能，也叫深井重物储能，是重力储能的一种，就是在深井内，采用提升重物进行能力储存，在需要的时候
，利用重物下降释放能量来进行发电

。这个深井
，可以现场挖掘
，也可以寻找废弃的矿井

，但是需要一定的深度，一般在500米到几千米的样子，然后挂上几千吨的重物
，并垂到井底。

当需要蓄能时
，就利用富余的电能去驱动电机
，将这个重物提升到地面。

需要发电时
，就让重物往下落，重物下落的过程，就可以带动发电机对外发电。深井拉铁技术好比一枚巨大的储能电池，显然，这个深井越深
，挂的重物重量越重
，这枚电池的容量也就越大
，能储存的电量也越多
。

22、飞轮蓄能

飞轮储能是利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式储存起来的一种方式。储能时，利用电动机带动飞轮高速旋转，电能转换为飞轮的动能
；在需要能量的时候
，飞轮带动发电机减速运行

，将存储的能量释放出来，航母上的飞机电磁弹射系统用的就是飞轮储能系统

。

释能时，高速旋转的飞轮拖动电机发电
，经电力转换器输出适用于负载的电流与电压，完成机械能到电能转换的释放能量过程。

23、压缩空气储能

压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的多余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴
，也可以是报废矿井

、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井
，当电力系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入轮气机作功发电。

储能模式
，在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气
，并将空气高压密封在

。

在电网负荷高峰期
，释放压缩空气，推动汽轮机发电

。

24、液流电池

液流电池由电池单元、电解液
、电解液存储供给单元等部分构成。液流电池的正极和负极电解质溶液储存于电池外部的储罐中，通过泵和管路输送到电池内部，通过正
、负极电解质溶液活性物质发生可逆氧化还原反应
，实现电能和化学能的相互转化。

这里以全钒液流电池为例，钒化学性质活跃，呈现多种价态
，钒液流电池以钒离子的不同价态的溶液为电解液，使其在正负极板上发生可逆反应，完成充电
、放电和再充电过程
。电池充电后
，正极物质为V5+离子溶液，负极为V2+离子溶液；电池放电后，正、负极分别为V4+和V3+离子溶液。

充电时，正极发生氧化反应活性物质价态升高，负极发生还原反应活性物质价态降低。

液流电池放电时，正极活性物质价态降低，负极活性物质价态升高
，液流电池释放出它所储存的能力。

26、水蓄冷

数据中心为了防止冷源中断，往往配置蓄冷罐
，如果蓄冷罐够大
，或者热负荷较小是
，这时可以用它进行调峰运行
，在尖峰电价时，利用蓄冷罐直接向末端释放冷量，从而降低尖峰电量的使用，起到调峰作用
；

当谷电电价时，冷水机组向末端设备供冷的同时向蓄冷罐进行蓄冷。

27、冰蓄冷

冰蓄冷技术，就是在电力负荷较低的夜间
，也就是用电低谷期的时候，采用电制冷机进行制冰，将冷量以冰的方式储存起来，夜间蓄冰模式（制冰工况）

而在电力负荷较高的白天，也就是用电高峰的时期，再把储存的冷量释放出来，在满足数据中心空调对冷量需要的同时，实现用电负荷的“移峰填谷”，通过峰谷电的差价，降低用电费用
。

四

、机房空调节能

28
、机房空调变频

通过变频技术，改变压缩机马达转速
，从而改变压缩机容量，利用变频器调节输出频率，对负载流量进行控制实现节能
。

当室内负荷要求高时，变频压缩机马达频率随之增大
，从而导致马达转速更快

，吸排气容量升高。当室内负荷要求降低时
，变频压缩机的频率减小，容量降低。

变频器应用变频技术与微电子技术，通过改变电机工作电源频率方式来控制交流电动机的一种电力控制设备
。通过压缩机变频
，在部分负荷情况下，可以提升冷凝器和蒸发器效率，降低冷凝压力
，节能率达10%-30%以上，配合EC风机，可以给CLF带来0.2的改善；压缩机变频
，无频繁启停
，对部件及控制电路无冲击，机房温度波动小。    

29
、氟泵技术

氟泵节能空调主要由氟泵
、管路阀门等组成，氟泵节能空调分为双氟泵机组和单系统氟泵机组，氟泵机组可以采用专用型机组或者改装后的风冷型机房空调机配套使用，组成两套不同的制冷循环模式，即压缩式制冷循环和氟泵制冷循环

，经过试验
，氟泵技术可以改善CLF高达0.3
。

当室外环境温度较高时，如室外环境温度>20℃时，氟泵开始压缩机制冷模式，这时压缩机正常运行
，氟泵停止工作，系统类似于一台普通的机房空调
；

当室外环境温度较低，达到系统控制的设定点时，如室外环境温度<10℃时，,这时压缩机停止工作
，氟泵启动。蒸发器中与室内空气换热后的制冷剂
，直接进入风冷冷凝器与室外冷源进行换热
，冷却成液态后的制冷剂在氟泵的作用下克服管阻回到蒸发器继续换热，达到节能效果。

当室外环境温度略低时，如10℃<室外环境温度<20℃时

，这时系统处于混合模式

，压缩机和氟泵同时工作。

30、动态双冷源技术

动态双冷源技术在集中冷却水冷却+机房空调系统基础上
，叠加自然冷却模块（水盘管），可以进一步降低空调能耗；采用闭塔冷却+集中冷却水+数码涡旋技术+EC风机等技术组合，通过动态调节的方法，可以实现压缩机制冷和自然冷却的平稳过渡，延长自然冷却时间，提升节能效率

，经过试验，某数据中心CLF从0.55减低到0.28
， 节能明显
。

动态双冷源模式，在过渡季节
，压缩机完全作为自然冷却冷量补充
，压缩机按照需求在20-100%之间调节输出
，数码压缩机和水盘管进行完美匹配
。