【智慧城市網(wǎng) 企業(yè)關(guān)注】對數(shù)據(jù)中心而言，穩(wěn)定的供電是其正常運(yùn)行的基本條件。為了保證電量供給，數(shù)據(jù)中心采取了多種舉措，其中，市電+柴發(fā)+UPS是大型數(shù)據(jù)中心中較為主流的方式，通過電網(wǎng)供電與備用電源的結(jié)合進(jìn)行持續(xù)供電。并且，近年來，數(shù)據(jù)中心還在此方面不斷探索，如三路市電的應(yīng)用，將變電站的第三路電源用于數(shù)據(jù)中心的備用電源。而伴隨數(shù)據(jù)中心節(jié)能減碳力度的加大，尤其是“零碳”發(fā)展趨勢下，供電也開始了新的變革與發(fā)展方向，即通過新能源來實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定供電。
從供電穩(wěn)定性上來看，新能源大致可以分為兩類，一類是風(fēng)能、太陽能、水能，此類新能源極為豐富，但受地域、天氣等自然環(huán)境影響較大，電力供給波動較大，其部署和應(yīng)用也需契合相應(yīng)的條件;一類是氫能、核能，此類能源能效高，供電穩(wěn)定，但在技術(shù)、安全、運(yùn)輸?shù)确矫嬗兄叩囊髽?biāo)準(zhǔn)。
由此，數(shù)據(jù)中心從自身出發(fā)，想要實(shí)現(xiàn)新能源大規(guī)模穩(wěn)定供電，需要針對不同的新能源特性來進(jìn)行。
風(fēng)、光、水能源應(yīng)用實(shí)踐與突破
對于風(fēng)能、太陽能、水能，以目前實(shí)踐來看，數(shù)據(jù)中心在利用過程中，主要圍繞兩方面來展開。
一是對于太陽能的應(yīng)用，通過大規(guī)模部署相關(guān)設(shè)備來實(shí)現(xiàn)有效能源補(bǔ)充。
太陽能雖然分布較廣且總量巨大，但會因時因地而變化，只有滿足相應(yīng)條件才能進(jìn)行發(fā)電，且能量密度低，轉(zhuǎn)化效率較差，而數(shù)據(jù)中心用電耗能巨大，需要通過占據(jù)較大面積布置大量設(shè)備以滿足供電需要。
面對這一情況，數(shù)據(jù)中心充分結(jié)合自身建筑規(guī)模較大這一特點(diǎn)，對建筑表面進(jìn)行充分利用，通過BIPV(光伏建筑一體化)等技術(shù)，在分布式光伏發(fā)電方面有了長足發(fā)展，為數(shù)據(jù)中心提供了大量光電。
以江天數(shù)據(jù)(北辰)云數(shù)據(jù)中心為例，據(jù)測算，其建筑發(fā)電建材安裝面積達(dá)到1300余平米，總裝機(jī)容量為353.55KW，預(yù)計(jì)年發(fā)電量為32.4萬KWH;再比如騰訊云的儀征數(shù)據(jù)中心，今年2月，該數(shù)據(jù)中心分布式光伏項(xiàng)目正式并網(wǎng)發(fā)電，每年發(fā)電量超過1200萬千瓦時。
二是通過儲能提高風(fēng)能、太陽能供電的穩(wěn)定性。
數(shù)據(jù)中心具備不間斷運(yùn)行的特點(diǎn)，要求持續(xù)性的供電。但此類能源中的風(fēng)能、太陽能不具備這樣的特性，在風(fēng)、光能源豐富，水能不足的地區(qū)建設(shè)數(shù)據(jù)中心時，便需要通過儲能來保證所有時段的發(fā)電。
不過，數(shù)據(jù)中心儲能并非簡單的儲存能量，根據(jù)數(shù)據(jù)中心的要求，儲能系統(tǒng)需具備三個基本條件，首先，技術(shù)成熟，能夠作為備用電源，為大型數(shù)據(jù)中心提供充足、穩(wěn)定的供電;其次，儲能系統(tǒng)能夠并入到電網(wǎng)中，起到削峰填谷的作用，能夠降低用電成本;再次，儲能設(shè)備具備一定的靈活性，其體積、安裝難度等能夠滿足不同數(shù)據(jù)中心的建設(shè)需求，同時便于管理運(yùn)維難度較低。只有此，才能夠大規(guī)模配置在數(shù)據(jù)中心上。
目前，儲能的相關(guān)研發(fā)正逐步深化，鋰電池技術(shù)的進(jìn)步，數(shù)據(jù)中心作為荷端開始參與到源網(wǎng)荷儲這一新型電力系統(tǒng)中。相關(guān)鼓勵性政策也逐步出臺，今年10月，山東發(fā)布的《關(guān)于深化改革創(chuàng)新促進(jìn)數(shù)字經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》中明確提出實(shí)施“存儲算力”提升行動，建設(shè)新型數(shù)據(jù)中心，對符合條件的大中型數(shù)據(jù)中心和邊緣數(shù)據(jù)中心，省財(cái)政對每個已用物理機(jī)架分別最高給予1000元和3000元支持。這些均將持續(xù)推動儲能的發(fā)展。
此外，在數(shù)據(jù)中心對水能的利用上，出現(xiàn)了一種“逆現(xiàn)象”，即大型水電站跨界建設(shè)數(shù)據(jù)中心，將水電用于數(shù)據(jù)中心運(yùn)行。今年3月全面竣工投產(chǎn)的三峽東岳廟數(shù)據(jù)中心一期便是如此，其由三峽集團(tuán)公司下屬單位三峽長電大數(shù)據(jù)科技(宜昌)有限公司投資建設(shè)、運(yùn)營，超過2億KWH的年用電量供電全部來自于水電。這其實(shí)也開拓出一種新思路，未來，或?qū)⒂懈啻笮凸夥?、水電、風(fēng)電主體加入到建設(shè)數(shù)據(jù)中心的隊(duì)伍中。
氫能、核能應(yīng)用測試與應(yīng)用探索
對于天然具備穩(wěn)定供電性能的氫能、核能，數(shù)據(jù)中心聚焦在如何通過技術(shù)的進(jìn)步來進(jìn)行安全使用。以當(dāng)前階段來看，研究方向主要集中于氫能，并表現(xiàn)為兩種方向，即燃?xì)浒l(fā)電機(jī)組，以及氫能燃料電池，其中，氫能燃料電池已展開多項(xiàng)實(shí)驗(yàn)與測試，證實(shí)了其作為數(shù)據(jù)中心常用、備用電源的可行性。
備用電源方面，微軟表示，其已經(jīng)成功部署了一套3兆瓦的氫燃料電池系統(tǒng)，經(jīng)過測試，這套系統(tǒng)可以在斷電長達(dá)數(shù)小時的條件下，支撐其數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行。
常用電源方面，北京市數(shù)據(jù)中心運(yùn)營和服務(wù)工程技術(shù)研究中心，聯(lián)合國家能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)及技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟進(jìn)行世紀(jì)互聯(lián)氫能中試預(yù)研項(xiàng)目研究，結(jié)果顯示，在數(shù)據(jù)中心的負(fù)荷由氫燃料電池電站和市電電源并網(wǎng)運(yùn)行的情況下，該百千瓦氫燃料電池模塊可為數(shù)據(jù)中心提供24小時不間斷電源。
此外，氫燃料電池也已開始進(jìn)行相關(guān)應(yīng)用，如鵬博士西北5G大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)園項(xiàng)目中將建設(shè)配套氫燃料電池分布式電站。
值得注意的是，氫能源的利用離不開氫存儲技術(shù)的發(fā)展，目前相關(guān)研究也取得了一定成果，如常溫常壓液體有機(jī)儲氫技術(shù)(LOHC)，可以把氫在常溫常壓下進(jìn)行長時間的高效儲存，具有極高的安全穩(wěn)定性，當(dāng)需要使用的時候，則通過催化裝置分化出氫氣，以實(shí)現(xiàn)安全供電。
穩(wěn)定的供電是數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，是其持續(xù)賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵條件，但高耗電也成為數(shù)據(jù)中心碳排放不斷增加的原因。在綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展趨勢下，數(shù)據(jù)中心未來的電力來源必然是以新能源為基礎(chǔ)。這離不開電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，新能源供電整體的提升，同樣也需要數(shù)據(jù)中心也自身為基礎(chǔ)，不斷提升新能源的利用比率。而伴隨著儲能、新型電力系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心也有望以獨(dú)立儲能的形式參與電力市場配合電網(wǎng)調(diào)峰，向電網(wǎng)送電，從耗能大戶成為新能源電力的市場供給方。
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