优先利用光伏电力
而HVDC供电系统,则是交流受电转换为直流,再利用蓄电池,经由直流配电盘,从直流集中电源装置向“DC服务器”供电(图5、图6)。“DC服务器”是没有独立电源单元的产品,可直接输入直流12V的电力。
图5:数据中心内的直流配电盘(摄影:日经BP社)
图6:没有各自电源单元的DC服务器(摄影:日经BP社)
在石狩数据中心,是将直流受电的光伏电力(DC380V)供给HVDC供电系统的直流电路,来优先利用的。该数据中心相应于供电情况,是按照光伏电力、商用电力、蓄电池放电的次序,为服务器供电的。最优先利用来自光伏电站的直流380V电力;次之是光伏电站不发电时,从电力公司受电、并由交流转换为直流的340V电力。当光伏电站不发电,商用电力也停电时,才利用来自蓄电池的直流264V电力(图7)。
图7:按优先序利用三种电源的机制(出处:SAKURA Internet)
这三种电源,越优先使用的电源,设定的电压越高。因此,据称即使不主动控制电源选择,也会按照光伏电力→商用电力→蓄电池的优先顺序,自动从集中电源装置向服务器供电。
SAKURA Internet表示,采用HVDC供电系统,系统整体的功率效率可提高15%,运行成本也可降低。但以直流12V输入为前提的DC服务器的产量还比较少,存在价格较贵的课题。今后,如果HVDC供电系统的采用增加,DC服务器的产量扩大,则包括初期投资在内的经济效益有望进一步提高。
换成超导电缆
SAKURA Internet还参与了放眼未来的直流送电实证项目。8月10日开始运转时,“石狩光伏电站”所发电力是利用铜线电缆向数据中心直流供电的,但9月24日换成了高温超导电缆。直流的供电损失原本就比交流少,用高温超导电缆后,损失能进一步减少。与利用铜线输送交流电力相比,利用超导电缆输送直流电力可减少一半的损失。
另外,该公司还率先实施了利用超导电缆输送交流电力的尝试,但交流特有的电感损失,利用超导电缆也无法减少。还有,交流送电需要三条电缆,而直流供电最低只需一条,在节省空间上也有优势。
由于具备这些优点,目前,全球纷纷开始了实施超导直流供电系统的实证事业。其中韩国和俄罗斯等尤为热心,包含计划在内,已经有500m~2.5km左右的实证项目发表。在日本,中部大学成功实现了200m的供电。
此次石狩的实证事业由“石狩超导直流供电系统技术研究联盟”实施。该联盟是为了共同研究并试验超导直流供电及其相关技术,由千代田化工建设、住友电气工业、中部大学及SAKURA Internet于2014年1月成立的。石狩市的实证项目是经济产业省的委托事业。
该联盟首先在SAKURA Internet石狩光伏电站与石狩数据中心之间的500m地下1.2m深处埋设了住友电工制造的高温超导电缆,已开始直流供电光伏电力。电缆在双重隔热管中以-196℃的液氮冷却,铋线的电阻为零。在供电光伏电力之前,于8月上旬先将商用电力转换为直流,进行了试供电,确认具备5kA、100MVA的供电能力。这相当于约3万户家庭的用电量。