电能路由器在数据中心的应用技术报告总结
一、范围与背景
本报告主要讨论单/多端口电能路由器（EER）、其依托的交直流混合微电网，以及其配套的光储充等关键设备在数据中心中的应用。报告背景是随着能源互联网发展和数据中心算力需求增长，传统供配电系统面临挑战，EER作为新型电力电子变压器，在提高效率、节省空间、集成新能源和储能等方面具有优势。
二、电能路由器的发展历程和技术现状
交直流混合微电网的演化趋势
微电网分为纯交流、交直流混合和纯直流三种类型。交直流混合微电网结合了交流和直流微电网的优势，提高能源效率和可靠性，允许两种电能形式共享配电网络。纯直流微电网具有孤岛能力强、效率高、不受频率和无功潮流影响等优点，但建筑层面能耗较高。
电能路由器的研究现状
EER是微电网稳定运行的核心设备，关键技术包括电力电子、计算机网络、自动化控制和物联网技术。全球范围内对EER的研究主要集中在拓扑结构、电压等级、经济性、供电能力、配电系统保护等方面。EER的研究取得了显著进展，但仍存在优化硬件结构、完善能量管理和网络通信、解决安全和可靠性等问题。
三、电能路由器的工作原理和控制策略
电能路由器的拓扑架构对比
EER的硬件结构早期分为直接AC/AC变换和AC/DC/AC变换两种形式，后者更适合高压、超大功率应用。目前主流拓扑为ISOP和MMC。
- ISOP型EER：输入端为中压交流，输出端为低压直流，采用功率模块级联结构，具有高冗余度和可靠性。
- MMC型EER：典型的AC/DC/AC型结构，具有高度模块化优点，但控制相对复杂，在数据中心供配电应用场合较少。
EER按照能量流动方向和功能划分为输入级、隔离级和输出级。输入级实现电能的多向流动，隔离级进行电压等级转换，输出级连接负载。
电能路由器的可靠性分析
EER的可靠性取决于功率模块及其内部主要元器件的可靠性。报告以功率单元的后级DAB电路为例，建立了可靠性模型，并推导出可靠性计算公式。为了保障EER系统可靠运行，功率模块必须采用冗余配置，例如采用n+2的形式。
电能路由器的控制策略分类
EER的控制策略包括电压控制、功率控制、模块化控制、故障检测和隔离等。报告介绍了多种控制策略，包括直接功率控制、模块化控制、故障模块隔离方式、容错控制、容错调制、直流链路电压控制等。EER的控制策略旨在实现高效、稳定且可靠的电力供应。
四、电能路由器在数据中心场景下的应用方案
数据中心场景下电能路由器融合新能源和储能设备的应用方案
EER在数据中心的应用可以提升经济价值、优化电能质量、简化供电架构。报告提出了EER结合微电网电力系统规范的应用方案，包括构建纯直流母线和供配电系统，并融合风能、光伏、氢能和储能等新能源设备，以及UPS和HVDC等传统供电系统。
报告建议数据中心场景下选取750（±375）V作为电能路由器输出的直流母线电压，并分析了其优势。EER在数据中心的应用可以带来提高能源效率、优化能源管理、增强电力供应的可靠性和稳定性等益处。
数据中心与电力系统融合后多个电能路由器的应用展望
随着能源互联网的快速发展，EER在未来有和其他EER在功率调度上有效互动的可行性。报告归纳了多EER系统可能的四种运行方式，并分析了最符合超大型数据中心场景应用的并网互联模式。多EER联动工作需要考虑各子系统的具体动态特性和实际运行工况，以便进行系统整体优化和更科学精准的控制。
五、总结
EER为数据中心提供了一种高效、可靠且灵活的电力供应解决方案，其不仅能够提高能源综合利用效率，降低运营成本，还能够节省大量设备空间，同时增强系统运行的可持续性和抵抗力。未来，EER将朝着更加智能化、网络化、可编程化的方向发展，在数据中心的能源管理和可持续发展中将会发挥日益重要的作用。
