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燃料电池助力微软碳中和计划

温室气体排放问题已经引起各国政府和企业的重视,作为全球科技巨头之一的微软(Microsoft)于2020年初发布了其碳中和计划。微软计划在2030年实现碳负排放,并计划在2050年实现清除微软成立以来的所有碳排放。

燃料电池助力微软碳中和计划

在微软实现碳中和的过程中,微软采用了绿电购买、电车替换、植树造林、BECCS(生物能源与碳捕获和储存)等手段。其中,在耗能大户的数据中心,微软采用了燃料电池发电机替换柴油发电机,以实现对数据中心的用电保障。在利用燃料减少数据中心碳排放过程中,微软目前主要采用的是以天然气作为燃料的SOFC(固体氧化物燃料电池)技术。由于SOFC技术在使用过程中仍会产生CO2,因此,微软与Caterpillar、Ballard等企业展开合作,计划试验氢燃料电池数据中心。

燃料电池助力微软碳中和计划

从专利公开数据来看,目前微软公开的相关专利绝大部分涉及SOFC在数据中心的应用,具体包括:

l利用SOFC为数据中心供电的相关控制方法,涉及SOFC发电控制、SOFC级联启动、SOFC负载跟踪响应安全性保障等;

l设置热管理组件调节电堆温度,保障SOFC高效输出;

l基于天然气消耗设备状态来检测天然气是否发生泄漏;

l反应副产物甲烷、一氧化碳、氢气回收与再利用;

l通过形成闭环系统,利用植物消耗反应产物二氧化碳和水;

l自动化燃料电池部署系统。

燃料电池助力微软碳中和计划

数据中心闭环系统示意图

从微软SOFC应用相关专利来看,微软在SOFC应用环节中主要考虑以下方面:

燃料电池助力微软碳中和计划

数据中心机架级系统示意图

1、数据中心用电电力保障,如在设置SOFC的同时,还设置了TEG(热电发电机)、UPS(不间断电源)来保障数据中心用电;如数据中心用电功率波动时,利用ESD(能量存储设备)补偿、分布式服务器功率调节策略以及满足燃料电池功率斜率上升约束的双层层次功率调节方法等保障数据中心功率需求;

2、数据中心安全保障;

3、数据中心节能与环保——如节能涉及利用数据中心服务器排气冷却燃料电池排气并收集燃料电池排气产生的冷凝水用于服务器冷却,环保涉及SOFC(副)产物的处理;

4、数据中心燃料电池安装、调试、操作、维护的便利性。

       原文标题 : SOFC应用于微软数据中心

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