01引言
隨著我國“碳達峰、碳中和”目標的提出，太陽能發電、風電等零碳電力能源將逐漸成為我國主要的電力能源形式。2022年6月，工信部、發改委、財政部等六部門聯合發布《工業能效提升行動計劃》，提出支持具備條件的工業企業、工業園區建設工業綠色微電網，推動智能光伏創新升級和行業特色應用，創新“光伏+”模式，推進光伏發電多元布局。與此同時，數據中心作為推動金融科技快速發展和金融行業數字化轉型的關鍵基礎設施和重要保障，其建設規模不斷擴大，能耗占比也越來越高，如何在算力和能耗需求逐步攀升的趨勢下兼顧“雙碳”目標，成為金融數據中心行業需要思考的重要課題。
分布式光伏發電作為提升數據中心可再生能源電力消費、優化調整數據中心用能結構的重要手段之一，具有綠色環保、發電方式靈活、可就地消納等特點，探索研究應用“光伏＋數據中心”模式可為綠色低碳算力中心發展提供節能創新管理新思路，在降低能耗的同時盤活現有固定資產，實現良好的品牌、社會、節能、降碳價值。?
02工作原理分布式光伏發電系統是利用光生伏特效應原理，在用戶現場采用光伏組件將太陽能直接轉換為電能進行就近并網使用的一種發電系統，廣泛應用于城市建筑物屋頂，系統原理如圖1 所示。該系統由光伏電池組件、光伏方陣支架、匯流箱、直流配電柜、并網逆變器、交流配電柜、供電系統監控裝置以及環境監測裝置組成。其工作原理為：在有太陽輻射的條件下，太陽能電池組件陣列將太陽能轉換為直流電能，再經過直流匯流箱送入直流配電柜，最后由并網逆變器變成交流電供給建筑自身負載使用。
圖1 分布式太陽能光伏發電系統原理圖
03關鍵設計因素考量 1）光伏組件串聯數量設計光伏組件串中串聯光伏組件的數量影響光伏電站的總圖布置、支撐系統設計、容配比的選擇等。在相同裝機容量的前提下串聯更多的光伏組件，既可以節約直流電纜工程量和光伏支架及樁基的用量，又可以提高容配比及串聯后的電壓，在降低直流線損的同時提升光伏發電系統效率。
光伏組件串的串聯數可參照如下設計公式：
其中：Kv—光伏組件的開路電壓溫度系數；K'v —光伏組件的工作電壓溫度系數；N —光伏組件串聯數（N取整）；t—光伏組件工作條件下的極限低溫（℃）；t'—光伏組件工作條件下的極限高溫（℃）；Vdcmax —逆變器允許的最大直流輸入電壓（V）；VMPPTmin—逆變器MPPT電壓最小值（V）；VMPPTmax—逆變器MPPT電壓最大值（V）；Voc —光伏組件的開路電壓（V）；Vpm—光伏組件的工作電壓（V）。
因此，光伏方陣中光伏組件串聯數需要根據標準測試條件STC下光伏組件參數、逆變器電氣參數以及項目所在地極端環境溫度下的水文氣象資料來綜合確定。同時，同一光伏組件串中各光伏組件的電性能參數宜保持一致。
2）光伏陣列傾斜角光伏陣列傾斜角，即太陽能電池方陣平面與水平地面的夾角。當光伏方陣按照某一角度傾斜放置時，光伏板傾斜面上的年總輻射量達到最大，該角度即為最佳傾斜角。
在實際選擇最佳傾斜角過程中，還要選擇考慮項目建設地的地理環境和自然環境等因素，如傾斜角度對積雪滑落、組件抗風壓和抗雪壓的影響。
3）光伏陣列方位角?光伏陣列方位角是光伏陣列實際朝向（即方陣垂直面）與正南方向之間的夾角，通常將光伏組件方陣朝向接受光照時間最長的方位角視為最佳方位角。如果要將方位角調整到在一天中負荷的峰值時刻與發電峰值時刻一致時，可參照以下公式計算：方位角α＝（一天中負荷的峰值時刻－12）×15＋（經度－116）。
4）陰影?對于前后放置的太陽能方陣要選擇合適的間距△d，盡量減少前面方陣的陰影對后面方陣的影響。可參考間距計算方式△d＝（h1-h2）·R，其中，R 為陰影的倍率，h1為方陣的上邊緣的高度，h2為下邊緣的高度。通常在排布方陣陣列時，應分別選取每一個方陣的構造尺寸，將其高度調整到合適值，從而利用其高度差將方陣之間的距離調整到最小。?
04供電方式選擇及施工安全保障 1）直接并網就近供電方式?對數據中心來說，常用的供電方式選擇為并網發電，即通過并網逆變器將太陽能電池陣列輸出的直流電轉化成為滿足電網要求的交流電后直接并入公共配電網，可與低壓380 V、中高壓10 kV 和35 kV 并網，為了實現就近給負載供電，通常選擇在低壓側并網供電。因此，需要專用的并網逆變器來確保輸出的電能符合市電電網對電能相位、幅值、頻率等性能指標的要求。并網逆變器具備實時監測和同步功能， 當現有交流電源穩定且電壓、頻率相位等數據正常時，光伏系統開始向末端負荷并網供電；當現有交流電源斷電或者有瞬時切換波動時， 并網逆變器通過自身安全裝置處于孤島保護狀態，不會并網供電，直至監測到現有電源系統恢復正常并穩定后才開始向末端負荷供電。
2）消防措施消防設計貫徹“預防為主，防消結合”的設計原則，針對工程的具體情況，電氣設備布置全部滿足電氣及防火安全距離要求，同時在工藝設計、材料選用、平面布置中均按照《建筑內部裝修設計防火規范》等有關消防規定執行。
電纜敷設及防火方面，太陽能電池串聯支路電纜在太陽能電池背面電纜槽內敷設，組串至逆變器和逆變器至交流匯流箱連接電纜采用電纜橋架敷設，在通向低壓并網柜盤底開孔處采取有效阻燃的封堵處理。
3）防水措施屋頂的防水處理需貫穿施工全過程，原則上應盡量不要破壞原屋頂的防水層。即在不破壞原屋頂的情況下，鋪設防水卷材，澆鋼筋混凝土，鋪設鋼結構。對于屋頂走線孔洞可采用澆抗滲混凝土，批結構膠泥，澆抗滲細混凝土等方法進行防水施工。
4）防雷措施為防止由線路雷電侵入波以及雷電感應過電壓對設備的損壞，在光伏系統逆變器和交流配電柜都設置了防雷模塊，可有效地防止過電壓，能夠保證整個系統的穩定運行。同時，由于太陽能光伏發電系統是安裝在建筑物的屋面，因此發電系統的防雷接地與建筑物本身的防雷接地系統緊密連接，并入整個建筑物的防雷接地系統。
05效益分析以G行生產數據中心所在地北京為例，年平均太陽總輻射量為5400 MJ/㎡，年日照時數約2287小時，約6.27小時/天，折合成年峰值日照時數為1460小時，根據太陽輻射量、系統組件總功率、系統總效率等數據，可根據光伏電站年發電量計算公式：L=W·H·η預測并網光伏電站的年總發電量。其中，L為并網光伏電站年發電量，單位為kWh；W為并網發電裝機總量；H為年峰值日照小時數，取1460小時；η為光伏電站系統總效率，一般取80%。
以裝機總量90Kwp項目為例，年發電量約為10.7×104計算每年可節約電費約12.8萬元。光伏發電系統可高效運行約25年，因此在25年間可減少CO2排放量約為4268T，減少SO2減排量約為1164.16T，減少粉塵排放量約為128.4T，減少NOx排放量約為64.2T，所帶來的節能環保效益是顯著的。
此外，數據中心作為耗能大戶，探索研究應用“光伏+數據中心”新模式應用落地符合國家新型基礎設施綠色高質量發展政策規劃和布局要求，在降低能耗的同時盤活現有固定資產，樹立企業良好社會形象，實現良好的品牌、社會、節能、降碳價值。
06分布式光伏發電在金融行業數據中心展望?分布式太陽能光伏發電系統具有獨立自控、輸配電損耗極低、無需建配電站、建設安裝及維護費用低、調峰性能好、對周圍環境破壞小等特點，利用數據中心閑置區域發電并作為一種補充型電源就近并網為數據中心內負荷供電，具有較好的經濟效益、社會效益和環保效益。但是，金融行業數據中心作為承擔各項業務系統的關鍵載體和重要基礎設施保障，一旦故障損失難以估量。因此，為了確保數據中心供電安全性，建議根據數據中心負載對電能敏感程度區別供電，對照明負荷和空調系統等不敏感的負載采用光伏供電，對IT設備等敏感負載仍由外部市電供電。
同時，金融行業作為綠色金融的倡導者及實踐者，要積極響應國家節能減排政策號召及落實工業綠色發展規劃，可在小范圍探索研究“光伏＋數據中心”新模式應用落地，同時驗證其并網發電系統的安全性、可靠性及供電質量的穩定性，利用創新支持業務發展，在光伏并網運行、IT設備敏感類負載優化配置、可再生能源利用等方面積累相關經驗后進行大范圍推廣應用，對于加快綠色金融發展、綠色低碳轉型及能源結構優化調整具有重要意義，從而實現數據中心節能、降耗、提質、降本、增效。
