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荷:节能改造 只是首要任务
在数据中心的电力消费清单中,机房空调用电量占比高达40%,服务器等信息通信设备用电量占比第二、为35%左右,不间断电源(UPS)占比为18%左右,其余则是配电电源和常规照明等,用电量占比均在10%以下。
不难看出,除了设备运行的能耗,数据中心对电力的需求主要来自空调系统和供配电系统——设备本身需要大量电力,运行效率低也会推高能耗。
中国工程院原副院长、光纤传送网与宽带信息网专家邬贺铨曾指出,数据中心要实现绿色低碳运行,需要做到优化选址,形成自然风洞效应,叠加光伏、综合供能、高效制冷、余热循环利用等。
换句话说,建筑节能、设备节能和管理节能这三种手段,在数据中心的节能改造中缺一不可。
在建筑节能方面,除了选择气候条件适宜、绿电供应充足的地区建设数据中心,还可利用山洞自然冷风循环、海水制冷等技术。数据中心的园区建设则可采用预制化装配式建筑,在建设上叠加光伏,采用综合供能、高效制冷、余热循环利用等措施。
在设备节能方面,国家发展改革委在启动建设全国一体化算力网络的复函中,明确要求将数据中心电能利用效率控制在1.25倍额定功率以内。基于此,数据中心应借助技术和综合能源手段,对IT设备、制冷设备、供电设备进行节能改造。
在管理节能方面,可借助信息化手段,实现数据中心用能子系统,如空调控制系统、照明智慧、热泵系统和变配电设备的智能化管控,上述手段也将有效降低能耗。
设备节能和管理节能,其实正是综合能源服务的应用方向。当下,诸多在综合能源领域拥有丰富经验的企业,已经开始根据数据中心的实际需求定制解决方案。
在安徽芜湖,国网安徽电力依托热电联产、余能利用、水蓄冷空调、热泵等高效能源转换技术,构建数据中心“余热回收+蓄冷蓄热+光储智能微电网耦合”的多能互补综合能源利用系统,实现电、热、冷等多种能源的协同优化运行与一体化供应。项目同时开展了“一站式”能源托管服务示范,对全站能源使用情况进行监测与智慧用能分析,并根据运行情况不定期开展能耗分析,减少能源浪费,提升了系统整体运行效率。
对于负荷端而言,“东数西算”产生的改变不仅是提升效能、实现低碳,从长远看,还有望开启能源供应新模式。
很多人把“东数西算”与“西电东输”“西气东送”列为横跨地域的超级工程,但后两项工程均是将西部的资源运往东部,以解决我国能源资源和需求的逆向分布问题。随着部分数据中心“西迁”,原本聚集在东部的负荷也有望向西部转移,有望实现能源和负荷的就地平衡。一位电力行业资深人士向记者表示,如果这种基于资源本身的“就地平衡”能够出现,无论是从系统运行的可靠性、电网的安全水平,还是整个社会经济的成本来考量,都是非常理想的。从电网围绕负荷“腾挪”,到负荷西迁带动电网调整规划,对规划者来说也是一次“认知升级”。
储:合理协同 催生有效价值
对于数据中心,储能不可或缺。按照时长区分,储能技术可分为短时储能(小于30分钟)、中短时储能(30~360分钟)和长时储能(大于360分钟)三类。目前,这三类技术在数据中心均有应用。
除了技术路线多样,储能在数据中心的应用方向也呈现多元化,主流应用方向有三种:一是配合新能源,作为一路主供电源为数据中心供电,其主要作用在于平抑新能源波动,稳定电能;二是储能作为数据中心的备用电源,同时参与电力市场调峰、辅助调频等辅助服务,在提高数据中心供电可靠性的同时,也从电力市场服务中获取收益补偿;三是采用特殊结构的储能系统替代传统不间断电源(UPS)。
在上述三种应用中,作为备用电源的储能可为数据中心提供缓冲时间,但时间较短,一旦出现问题,仍要依靠柴油发电机等设备。因此,第四种模式应运而生——多站融合应用。这种应用模式将发电、充电、储能等多种模式融合,可以实现绿电生产、平抑峰谷、降低排放等多重目标,更重要的是,它可以提供足够的能源,真正发挥“兜底”作用。
当前,包括国家电网、科华数据、华为在内的多家企业已经开始参与多站融合的研发和应用。
2021年7月,世纪互联在广东推出新一代荷储IDC项目,项目以“数据中心+光伏+规模化储能”为特色,使数据中心形成一个负荷可变、可调的复合体,并能根据电网需求、新能源发电需求,调整充放电策略。
2021年12月,全球首套百兆瓦先进压缩空气储能国家示范项目在河北张家口建成,这座一体化储能站的建设规模为100兆瓦/400兆瓦时,可配合风电、光伏、区域电网、云计算中心等联合运行,形成大规模储能系统运行新模式。
对于目前落地的项目,业内的主流观点是肯定的,但他们同时指出,要让储真正与源、网、荷相融,成为构建绿色数据中心的有机组成,还需要合理协同、挖掘价值。
高文胜曾就此问题建议:“数据中心的储能系统在未来发展中,还需要提升储能资源调度的预测能力和聚合能力,同时探索如何将储能资产由原来的‘冗余备用’转变为‘有效的价值产出’,这就需要基于实际场景的储能资产精进分析来做深入的研究,以保证实现合理价值。”
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