半潜式自供能海上移动数据中心的制作方法

1.本实用新型涉及海洋能发电和数据技术领域，更具体地涉及一种半潜式自供能海上移动数据中心。


背景技术：

2.随着信息技术的高速发展，对数据中心的需求增大，其能耗的增速也越来越大。自从微软公司开启海底数据中心natick项目，其出色的低功耗与系统稳定性，吸引了大量的投资进入海底数据中心这个新领域，也涌现出一批专利技术。
3.但是，现有公开的文献技术都存在不同的缺陷。《人工礁》cn08471729a、《水下自给式数据中心装置》cn210135031u、《一种潜艇式半潜式自供能海上移动数据中心》cn115315152a、《一种水下数据中心》cn216783820u,都采用固定部署在海底平面上，维修必须吊离海面，运维成本高，且依靠岸基电力提供能源；《一种半潜式自供能海上移动数据中心及半潜式自供能海上移动数据中心系统》cn216783799u采用了通过连结舱作为维修通道将海底固定的idc组件与海平面平台相连接，海面的波动越非常复杂，联接通道装置的工程设计就越困难，并且波浪能发电机构设置在海底idc组件上也不合理，波浪能采集更适合于海面平台；《一种自供能海上移动数据中心》cn215494709u，提供了一种风力作为能源动力方式的技术可行性，由于在实际使用中风力的能量密度与电能转换效率有限，根据功率公式p＝1/2*ρ*a*v3,其中，p为风功率，单位w；ρ为空气密度，单位kg/m3；a为帆的受风面积，单位m2；v为风速，单位m/s；对应动辄兆瓦规模的数据中心的实际需要帆的面积要超过数千平方米，船体结构的设计存在很大的问题，现有卫星通信的带宽受限且费用昂贵，移动式的海上idc目前不适合大型数据中心的部署。
4.因此，本领域尚缺乏一种可以自供能、易维护、整体抗风暴能力强以及具有极大的机动性的海上移动数据中心。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种半潜式自供能海上移动数据中心，本实用新型的半潜式自供能海上移动数据中心通过多能互补供能装置实现自供能，为数据中心的能耗供给提供了可行的运行保障；系泊组件根据海况和实际需求将半潜式平台限制在指定海域内，具有极大的机动性；且易维护、抗海上风暴能力强。
6.本实用新型提供了一种半潜式自供能海上移动数据中心，包括：半潜式平台本体；设置在所述半潜式平台本体下方的水下idc组件；与所述半潜式平台本体相连的系泊组件，所述系泊组件通过锚固定将所述半潜式自供能海上移动数据中心固定在海面上；以及自供能组件，所述自供能组件包括多能互补供能装置，所述多能互补供能装置包括波浪能发电装置和洋流发电装置，其中，所述波浪能发电装置安放在所述半潜式平台本体的四周外侧，所述洋流发电装置安置在所述水下idc组件的水下idc舱室之间。
7.在另一优选例中，所述水下idc组件设置在所述半潜式平台本体位于海面以下的
部分设有若干水下idc舱室，所述水下idc舱室适于容纳设备服务器。
8.在另一优选例中，所述系泊组件包括系泊浮筒、钢缆和锚链，所述系泊浮筒通过所述钢缆与所述半潜式平台本体相链接，并由固定在海床上的所述锚链牵引将所述半潜式自供能海上移动数据中心限制在指定区域内。
9.在另一优选例中，所述自供能组件还包括能源管理舱室、储能装置和应急能源装置，所述能源管理舱室负责调度所述多能互补供能装置、所述储能装置与所述应急能源装置并为所述半潜式自供能海上移动数据中心提供能源保障，所述储能装置用于存储能量；所述应急能源装置用于提供应急备用电源。
10.在另一优选例中，所述多能互补供能装置还包括太阳能发电装置和/或风力发电装置，其中，所述太阳能发电装置和所述风力发电装置设置在所述半潜式平台本体上表面上。
11.在另一优选例中，所述半潜式自供能海上移动数据中心包括连通组件，所述连通组件包括连通通道舱，所述连通通道舱设置在所述半潜式平台本体的检修舱室和所述水下idc舱室之间，且与平台检修舱室和所述水下idc舱室连通。
12.在另一优选例中，所述半潜式自供能海上移动数据中心包括平台压载组件，所述平台压载组件设置在所述半潜式平台本体下方，包括水中压载舱和压载控制装置，所述压载控制装置控制所述水中压载舱中的海水的存放或排出，以调节所述半潜式平台本体的吃水状态，增强抵抗复杂海况的抗风暴能力。
13.在另一优选例中，所述半潜式自供能海上移动数据中心包括多个平台功能舱室，所述平台功能舱室可以是但不限于能源管理舱室、检修舱室和通信管理舱室,其中所述通信管理舱室与海底光缆相连，并实现与岸基保持数据实时传输。
14.在另一优选例中，所述水下idc舱室外形呈潜艇流线型，并行相间排列在所述半潜式平台本体的水下部分。
15.在另一优选例中，所述波浪能发电装置选用多组振荡浮子分布在所述半潜式平台本体的四周外侧，每组振荡浮子通过钢臂架、轴承与所述半潜式平台本体连接，通过收集波浪能实现数兆瓦的电力供给，同时也为所述半潜式平台本体提供外力防撞的缓冲区域。
16.在另一优选例中，所述洋流发电装置设置在所述水下idc舱室之间，采用水平或垂直型的多叶流水发电机。
17.在另一优选例中，所述风力发电装置采用垂直轴风力发电机，等距离间隔安装在所述半潜式平台本体上。
18.应理解，在本实用新型范围内中，本实用新型的上述各技术特征和在下文(如实施例)中具体描述的各技术特征之间都可以互相组合，从而构成新的或优选的技术方案。限于篇幅，在此不再一一累述。
附图说明
19.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
20.图1为本实用新型一个实施例中的半潜式自供能海上移动数据中心的结构示意图；
21.图2为图1中的半潜式自供能海上移动数据中心的水下部分的示意图，其示出了系泊组件、水下idc舱室和洋流发电装置。
22.各附图中，各标示如下：
23.半潜式平台本体10、能源管理舱室11、检修舱室12和通信管理舱室13、水下idc舱室20、系泊浮筒30、钢缆31和锚链32、多能互补供能装置40、储能装置41、应急能源装置42、波浪能发电装置43、洋流发电装置44、太阳能发电装置45、风力发电装置46、连通通道舱50、水中压载舱60、压载控制装置61、海底光缆70。
具体实施方式
24.本发明人经过广泛而深入的研究，通过大量筛选，首次开发了一种半潜式自供能海上移动数据中心，与现有技术相比，本实用新型的半潜式自供能海上移动数据中心通过多能互补供能装置实现自供能，为数据中心的能耗供给提供了可行的运行保障；系泊组件根据海况和实际需求将半潜式平台限制在指定海域内，具有极大的机动性；且易维护、抗海上风暴能力强，在此基础上完成了本实用新型。
25.本实用新型提供了一种半潜式自供能海上移动数据中心，它是一种具有特定结构的半潜式自供能海上移动数据中心。
26.典型地，本实用新型的半潜式自供能海上移动数据中心包括：
27.半潜式平台本体，具有若干平台功能舱室，所述半潜式平台本体适于漂浮在海面上，所述平台功能舱室由能源管理舱室、检修舱室和通信管理舱室组成；
28.水下idc组件，设置在所述半潜式平台本体位于海面以下的部分，所述水下idc组件具有若干水下idc舱室，所述水下idc舱室适于容纳设备服务器；
29.系泊组件，所说系泊组件包括系泊浮筒、钢缆和锚链，所述系泊浮筒通过所述钢缆与所述半潜式平台本体相链接，并由固定在海床上的锚链牵引限制在指定区域内；
30.自供能组件，所述自供能组件包括多能互补供能装置、储能装置和应急能源装置，所述多能互补供能装置由波浪能发电装置、洋流发电装置、太阳能发电装置、风力发电装置组成，所述波浪能发电装置安放在所述半潜式平台本体的四周外侧，所述洋流发电装置安置在所述海中idc组件的水下idc舱室之间，所述能源管理舱室负责调度所述多能互补供能装置、储能装置与应急能源装置并为数据中心提供能源保障；
31.连通组件，所述连通组件包括连通通道舱，所述连通通道舱设置在所述半潜式平台本体的检修舱室和所述水下idc舱室之间，且与所述平台检修舱室和所述水下idc舱室连通；
32.平台压载组件，所述平台压载组件包括水中压载舱和压载控制装置，通过存放或排所述水中压载舱中的海水，调节所述半潜式平台本体的吃水状态，增强抵抗复杂海况的抗风暴能力。
33.可选地，上述的半潜式自供能海上移动数据中心，所述水下idc舱室外形呈潜艇流线型，并行相间排列在所述半潜式平台本体的水下部分。
34.可选地，上述的半潜式自供能海上移动数据中心，所述波浪能发电装置选用多组
振荡浮子分布在所述半潜式平台的四周外侧，每组振荡浮子通过钢臂架、轴承与半潜式平台连接，通过收集波浪能实现数兆瓦的电力供给，同时也半潜式平台提供外力防撞的缓冲区域。
35.可选地，上述的半潜式自供能海上移动数据中心，所述洋流发电装置设置在所述水下idc舱室之间，采用水平或垂直型的多叶流水发电机。当
36.可选地，上述的半潜式自供能海上移动数据中心，所述太阳能发电装置水平安装在所述半潜式平台本体上，或装有自动旋转设置以跟踪太阳光照射角。
37.可选地，上述的半潜式自供能海上移动数据中心，所述风力发电装置采用垂直轴风力发电机，等距离间隔安装在所述半潜式平台本体上。
38.可选地，上述的半潜式自供能海上移动数据中心，所述平台压载组件的水中压载舱与所述水中idc舱室相结合，如放置所述水中idc舱室的头尾或底部。
39.可选地，上述的半潜式自供能海上移动数据中心，所述通信管理舱室与海底光缆相连，并实现与岸基保持数据实时传输，或通过卫星通讯作为数据传输备用链路。
40.本实用新型的主要优点包括：
41.1自供能
42.本实用新型提供的半潜式自供能海上移动数据中心，采用多能互补供能装置，尤其是波浪能发电装置、洋流发电装置可以提供数兆瓦电力，为数据中心的能耗供给提供了可行的运行保障，加上水的冷却作用，极大地提升idc的绿色节能水平。
43.2易维护
44.本实用新型提供的半潜式自供能海上移动数据中心，平台维修舱室和水中idc舱室连通，方便检修人员进入水中idc舱室对服务器进行检修，无需将服务器从海底上浮的操作，大大降低了运维检修的难度和成本。
45.3安全性
46.本实用新型提供的半潜式自供能海上移动数据中心系统，采用半潜式平台设计，可以根据不同的风暴工况并通过平台压载组件调整平台的吃水状态，减少海浪对平台设施的破坏，提升整体抗风暴能力。
47.4移动性
48.本实用新型提供的半潜式自供能海上移动数据中心，采用设计系泊组件将半潜式平台限制在指定海域内，可以根据不同的海况，评估波浪能和洋流速度，可在拖轮的牵引下达到不同海域部署，具有极大的机动性。
49.下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外，附图为示意图，因此本实用新型装置和设备的并不受所述示意图的尺寸或比例限制。
50.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可
以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
51.在本专利的权利要求和说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
52.此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
53.实施例
54.本实施例提供了一种半潜式自供能海上移动数据中心，如图1所示，包括：半潜式平台本体10、水下idc组件、系泊组件、自供能组件、连通组件和平台压载组件。
55.半潜式平台本体10漂浮在海面上，具有若干平台功能舱室包括能源管理舱室11、检修舱室12和通信管理舱室13。
56.水下idc组件，设置在半潜式平台本体10位于海面以下的部分，具有若干水下idc舱室20，在水下idc舱室20内安置设备服务器。
57.系泊组件包括系泊浮筒30、钢缆31和锚链32。系泊浮筒30通过钢缆31与半潜式平台本体10相链接，固定在海床上的锚链32牵引着系泊浮筒30并在洋流的作用下可以将半潜式平台本体10限制在指定的洋流海域内。
58.自供能组件包括多能互补供能装置40、储能装置41和应急能源装置42，多能互补供能装置40由波浪能发电装置43、洋流发电装置44、太阳能发电装置45、风力发电装置46组成。
59.波浪能发电装置43安置在半潜式平台本体10的四周外侧，洋流发电装置44安置在海中idc组件的水下idc舱室20之间，太阳能发电装置45、风力发电装置46则安置在半潜式平台本体10甲板上面，能源管理舱室11通过调度多能互补供能装置40、储能装置41与应急能源装置42为数据中心提供能源保障。波浪能、洋流能、太阳能、风能皆为绿色可持续的再生能源，真正实现零排放与绿色节能。
60.连通组件包括连通通道舱50，连通通道舱50设置在半潜式平台本体的检修舱室12和水下idc舱室20之间，通过连通通道舱50，维修人员可以从平台检修舱室12进入水下idc舱室20，在水下idc舱室20内对服务器进行维护，解决了其他海底数据中心维护不便的痛点。
61.平台压载组件包括水中压载舱60和压载控制装置61，通过压载控制装置61来控制存放或排水中压载舱60中的海水，调节半潜式平台本体10的半潜水状态，增强抵抗复杂海况的抗风暴能力。
62.通过通信管理舱室13与海底光缆70相连，并实现半潜式自供能海上移动数据中心与岸基保持数据实时传输，在现有的通讯手段中也只有光纤宽带能够满足idc的需求，未来
也可以通过卫星通讯作为数据传输链路。
63.在本实施例中，风力发电装置46采用垂直轴风力发电机，并安置在半潜式平台本体10的四角上，由于垂直轴风力发电机对于风向无要求，塔架结构也简单，海上多变的风向使得对半潜式平台本体10的结构要求相比水平轴风力发电机要低很多。
64.其中，半潜式自供能海上移动数据中心的水下idc舱室20外形呈潜艇流线型，并行相间排列在半潜式平台本体10的水下部分，在水下idc舱室20之间，安置采用水平轴的多叶流水发电机组的洋流发电装置44，系泊浮筒30通过钢缆31与半潜式平台本体10相链接，固定在海床上的锚链32牵引着系泊浮筒30。由于idc舱室20外形呈潜艇流线型，在洋流的作用下，半潜式平台本体10由系泊浮筒30的牵引下缓缓漂移，idc舱室20将沿着洋流的方向排列，使得洋流发电装置44中的叶片旋转轴与洋流同方向，从而可以获得最大洋流动能。
65.在本实施例中，波浪能发电装置43选用多组振荡浮子分布在所述半潜式平台的四周外侧，每组振荡浮子通过钢臂架、轴承与半潜式平台连接，通过收集波浪能实现数兆瓦的电力供给，同时也半潜式平台本体10提供外力防撞的缓冲区域。
66.本实施例提供的半潜式自供能海上移动数据中心可在拖轮的帮助下自由地在海面上移动，可将该设施部署在不同的海域，尤其是洋流能、波浪能充足的近海海域。
67.其中，半潜式自供能海上移动数据中心配置了10个水下idc舱室20，其中每个水下idc舱室20内安置14个标准机柜，42u高，每个机柜的功耗35kw，每个水下idc舱室20的功耗约为500kw，总能耗5mw，由于idc舱室20部署在海面下，海水的自然冷却作用可降低至少20％的能耗，因此本实施例中的半潜式自供能海上移动数据中心实际需要4mw的能源供给。
68.在本实施例中，半潜式平台本体10长宽各为200米，水下idc舱室20位于水下20米，多能互补供能装置40由波浪能发电装置43、洋流发电装置44、太阳能发电装置45、风力发电装置46组成，具体部署如下：波浪能发电装置43安置在半潜式平台本体10的四周外侧，平台周长约800m；洋流发电装置44安置在海中idc组件的水下idc舱室20之间，洋流横截面面达4000平方米；太阳能发电装置45安置在半潜式平台本体10甲板上面，光伏板面积20000平米(50％甲板面积)，装机容量4mw；风力发电装置46则采用垂直轴风力发电机组4座额定功率为2mw，分别位于半潜式平台本体10的四角，风能总功率8mw；能源管理舱室11通过调度多能互补供能装置40、储能装置41与应急能源装置42为数据中心提供能源保障。
69.根据统计资料，中国沿海地区，波浪能能流密度大约为每米2kw至7kw，洋流的流速1-3m/s，全球最为壮观的墨西哥湾流北大西洋暖流可达2-3米/秒。通过仿真模拟，按能流密度2-7kw/m，可以计算出本实施例波浪能发电装置43的波浪能为1.6-5.6mw；按流速1-3m/s，本实施例洋流能发电装置44的洋流能为2-54mw。取相对保守的估算：
[0070] 装机容量转化电能效率实际发电占比洋流能16mw20.00％3.2mw59.30％波浪能5mw20.00％1mw18.50％风能4mw20.00％0.8mw14.80％太阳能4mw10.00％0.4mw7.40％总计29mw 5.4mw100.00％
[0071]
由此可见，通过波浪能、洋流能、太阳能、风能等多能互补产生的5.4mw可以满足本实施例中的半潜式自供能海上移动数据中心所实际需要4mw的能源供给，真正实现自供能，
达到零排放与绿色节能的设计要求。
[0072]
在本实用新型提及的所有文献都在本技术中引用作为参考，就如同每一篇文献被单独引用作为参考那样。此外应理解，在阅读了本实用新型的上述讲授内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。

技术特征：
1.一种半潜式自供能海上移动数据中心，其特征在于，包括：半潜式平台本体；设置在所述半潜式平台本体下方的水下idc组件；与所述半潜式平台本体相连的系泊组件，所述系泊组件通过锚固定将所述半潜式自供能海上移动数据中心固定在海面上；以及自供能组件，所述自供能组件包括多能互补供能装置，所述多能互补供能装置包括波浪能发电装置和洋流发电装置，其中，所述波浪能发电装置安放在所述半潜式平台本体的四周外侧，所述洋流发电装置安置在所述水下idc组件的水下idc舱室之间。2.根据权利要求1所述的半潜式自供能海上移动数据中心，其特征在于，所述系泊组件包括系泊浮筒、钢缆和锚链，所述系泊浮筒通过所述钢缆与所述半潜式平台本体相链接，并由固定在海床上的所述锚链牵引将所述半潜式自供能海上移动数据中心限制在指定区域内。3.根据权利要求1所述的半潜式自供能海上移动数据中心，其特征在于，所述自供能组件还包括能源管理舱室、储能装置和应急能源装置，所述能源管理舱室负责调度所述多能互补供能装置、所述储能装置与所述应急能源装置并为所述半潜式自供能海上移动数据中心提供能源保障，所述储能装置用于存储能量；所述应急能源装置用于提供应急备用电源。4.根据权利要求1所述的半潜式自供能海上移动数据中心，其特征在于，所述多能互补供能装置还包括太阳能发电装置和/或风力发电装置，其中，所述太阳能发电装置和所述风力发电装置设置在所述半潜式平台本体上表面上。5.根据权利要求1所述的半潜式自供能海上移动数据中心，其特征在于，所述半潜式自供能海上移动数据中心包括连通组件，所述连通组件包括连通通道舱，所述连通通道舱设置在所述半潜式平台本体的检修舱室和所述水下idc舱室之间，且与平台检修舱室和所述水下idc舱室连通。6.根据权利要求1所述的半潜式自供能海上移动数据中心，其特征在于，所述半潜式自供能海上移动数据中心包括平台压载组件，所述平台压载组件设置在所述半潜式平台本体下方，包括水中压载舱和压载控制装置，所述压载控制装置控制所述水中压载舱中的海水的存放或排出。7.根据权利要求1所述的半潜式自供能海上移动数据中心，其特征在于，所述半潜式自供能海上移动数据中心包括多个平台功能舱室，所述平台功能舱室可以是但不限于能源管理舱室、检修舱室和通信管理舱室,其中所述通信管理舱室与海底光缆相连，并实现与岸基保持数据实时传输。8.根据权利要求1所述的半潜式自供能海上移动数据中心，其特征在于，所述波浪能发电装置选用多组振荡浮子分布在所述半潜式平台本体的四周外侧，每组振荡浮子通过钢臂架、轴承与所述半潜式平台本体连接，通过收集波浪能实现数兆瓦的电力供给，同时也为所述半潜式平台本体提供外力防撞的缓冲区域。9.根据权利要求1所述的半潜式自供能海上移动数据中心，其特征在于，所述洋流发电装置设置在所述水下idc舱室之间，采用水平或垂直型的多叶流水发电机。10.根据权利要求4所述的半潜式自供能海上移动数据中心，其特征在于，所述风力发电装置采用垂直轴风力发电机，等距离间隔安装在所述半潜式平台本体上。

技术总结
本实用新型公开了一种半潜式自供能海上移动数据中心，其包括半潜式平台本体、水下IDC组件、系泊组件、自供能组件、连通组件和平台压载组件等，自供能组件包括多能互补供能装置、储能装置和应急能源装置，多能互补供能装置由波浪能发电装置、洋流发电装置、太阳能发电装置、风力发电装置组成，为海上数据中心提供能源。本实用新型通过多能互补供能装置实现自供能，为数据中心的能耗供给提供了可行的运行保障；系泊组件根据海况和实际需求将半潜式平台限制在指定海域内，具有极大的机动性；且易维护、抗海上风暴能力强。抗海上风暴能力强。抗海上风暴能力强。


技术研发人员：周序 卢建钧
受保护的技术使用者：王建军
技术研发日：2023.01.20
技术公布日：2023/5/13