數據中心是儲能的應用場(chǎng)景之一，“東數西算”的布局讓儲能獲得了一個(gè)嶄新的機會(huì )。
火熱的“東數西算”
2月18日，國家發(fā)改委等多部門(mén)聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于印發(fā)促進(jìn)工業(yè)經(jīng)濟平穩增長(cháng)的若干政策的通知》提出，加快實(shí)施大數據中心建設專(zhuān)項行動(dòng)，實(shí)施“東數西算”工程。
其中西部數據中心已經(jīng)形成集群，長(cháng)三角、京津冀、粵港澳大灣區三個(gè)區域的大數據中心則是新規劃的。云廠(chǎng)商巨頭已經(jīng)加快了數據中心的軍備競賽。華為已啟用了貴安數據中心，并且在貴安、烏蘭察布、京津冀、長(cháng)三角、粵港澳布局五大數據中心。阿里也在京津冀、成渝、烏蘭察布等樞紐布局數據中心集群，提升整體算力水平。騰訊也在貴州投產(chǎn)貴安七星災備數據中心，同時(shí)也在京津冀、長(cháng)三角和成渝加緊布局。
這8大樞紐，10大集群內，東西分布均勻，多數恰好已是第一批、第二批電力現貨結算試運行地區。隨著(zhù)電力市場(chǎng)化推進(jìn)到現貨實(shí)時(shí)結算階段，新能源消納，尤其是跨省跨區資源調度將完全依托于電網(wǎng)算力。業(yè)內人士表示，“東數西算”是將我國東部沿海區域的數據計算需求，交由內陸區域的數據中心去處理，但有些實(shí)時(shí)性較強的數據計算仍要留在數據產(chǎn)生的附近進(jìn)行處理。數據中心類(lèi)型負荷的空間轉移，將有利于西部地區的清潔能源消納。
從2021年起，國家出臺多項政策支持儲能型數據中心。
2021年7月14日，工信部印發(fā)《新型數據中心發(fā)展三年行動(dòng)計劃（2021-2023年）》明確：支持探索利用鋰電池、儲氫和飛輪儲能等作為數據中心多元化儲能和備用電源裝置，推動(dòng)新型數據中心高效利用清潔能源和可再生能源、優(yōu)化用能結構，助力信息通信行業(yè)實(shí)現碳達峰、碳中和目標。
2021年7月23日，國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲能發(fā)展的指導意見(jiàn)》，在用戶(hù)側，積極支持用戶(hù)側儲能多元化發(fā)展。鼓勵圍繞分布式新能源、微電網(wǎng)、大數據中心、5G基站、充電設施、工業(yè)園區等其他終端用戶(hù)，探索儲能融合發(fā)展新場(chǎng)景。
2021年10月26日，國務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達峰行動(dòng)方案》明確：優(yōu)化新型基礎設施空間布局，統籌謀劃、科學(xué)配置數據中心等新型基礎設施，優(yōu)化新型基礎設施用能結構，采用直流供電、分布式儲能、“光伏+儲能”等模式，探索多樣化能源供應。
儲能的大機會(huì )
數據中心作為“能耗大戶(hù)”，是儲能重要的應用場(chǎng)景。
在數據中心產(chǎn)業(yè)從誕生到發(fā)展的十多年時(shí)間里，我國數據中心行業(yè)的總耗電量以每年超過(guò)10%的速度遞增。統計數據顯示，2020年我國數據中心總耗電量達到了2000億千瓦，占比2.71%。2021年，數據再次提升，單以中國電信一家公司為例，2021年數據中心耗電達到56億千瓦，占總耗電量的20%。預計到2025年，占比將增加一倍，達到4.05%。妥妥的“能耗大戶(hù)”。
數據中心的耗能部分主要包括IT設備、制冷系統、供配電系統、照明系統及其他設施(包括安防設備、滅火、防水、傳感器以及相關(guān)數據中心建筑的管理系統等)。整體來(lái)看，由服務(wù)器、存儲和網(wǎng)絡(luò )通信設備等所構成的IT設備系統所產(chǎn)生的功耗約占數據中心總功耗的45%。其中服務(wù)器系統約占50%，存儲系統約占35%，網(wǎng)絡(luò )通信設備約占15%?？照{系統仍然是數據中心提高能源效率的重點(diǎn)環(huán)節，它所產(chǎn)生的功耗約占數據中心總功耗的40%。電源系統和照明系統分別占數據中心總耗電量的10%和5%。
對數據中心本來(lái)說(shuō)，儲能最直接的功用是：
1、作為數據中心后備電源。傳統數據中心需要使用大量的鉛蓄電池作為備用電源，但電池狀態(tài)不可知。而儲能型數據中心，電池每天都會(huì )放電，放電后電壓一目了然，很容易判斷電池好壞，有助于及時(shí)剔除不良電池，同時(shí)也省去了每年做假負載測試的費用。
2、可再生能源+儲能系統。作為耗能大戶(hù)的數據中心一方面竭盡全力壓縮PUE，控制能耗攝取，符合地方的落地要求；截流的同時(shí)，另一面也力求通過(guò)多種方式進(jìn)行開(kāi)源，比如引入光伏等新能源發(fā)電，從絕對依賴(lài)市電供電變?yōu)榭梢宰约航鉀Q部分能耗供給。儲能系統在可再生能源發(fā)電系統中的應用可解決供電不平衡問(wèn)題，能夠起到負荷調節、存儲電量、配合新能源接入等作用。
我國的數據中心儲能配置現狀
目前各種儲能電池都在數據源中心中有運用：
鉛酸電池：目前在大多數數據中心設施中，鉛酸電池、鉛炭電池仍然是UPS電源常用的儲能設備。鉛酸電池的優(yōu)勢在于成熟、成本低、安全性高，但其容量小、重量大、體積大、壽命短等缺點(diǎn)，決定了鉛酸電池在大規模應用上的周期成本劣勢。
鋰離子電池：從目前儲能技術(shù)來(lái)看，鋰離子電池無(wú)疑是鉛酸電池的最佳替代品。隨著(zhù)鋰離子電池在電子消費領(lǐng)域、電動(dòng)汽車(chē)、儲能領(lǐng)域的應用普及，鋰離子電池的成本不斷下降，目前新建的如百度數據中心等已經(jīng)采用鋰離子電池作為備用電源，而阿里巴巴等已經(jīng)開(kāi)始購置儲能設備，在作為備用電源之外，還可發(fā)揮削峰填谷、電力需求響應等進(jìn)行電費管理、增加收益。不過(guò)，在安全性方面，鋰離子電池一直具備一定的隱患。
值得一提的是，磷酸鐵鋰電池依托成熟的技術(shù)，在成本、安全性及循環(huán)次數上具有相對優(yōu)勢，能量密度和低溫性能通過(guò)成組技術(shù)也在不斷改進(jìn)，在儲能、商用車(chē)、工程機械等領(lǐng)域都具有傳統優(yōu)勢?？紤]到安全的問(wèn)題，磷酸鐵鋰電池也有望進(jìn)入數據中心應用場(chǎng)景。
全釩液流電池：全釩液流電池是新型儲能電源，具有能量效率高、充放電性能好、循環(huán)壽命長(cháng)、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。中國移動(dòng)襄陽(yáng)云計算中心與襄陽(yáng)大力電工已在共同探討全釩液流電池在數據中心應用，以推動(dòng)數據中心的節能減排。
燃料電池：燃料電池是目前公認能量轉換更高的供能方式，與目前應用廣泛的鋰離子電池相比更具優(yōu)勢，但是目前燃料電池成本過(guò)高，仍然難以得到廣泛推廣應用。不過(guò)目前在美國銀行、可口可樂(lè )、沃爾瑪、eBay以及谷歌、蘋(píng)果等公司，都有在數據中心采用布魯姆能源的燃料電池供電。
飛輪儲能：除了以上電化學(xué)儲能方式，機械儲能也具有較好的應用前景，飛輪儲能就以無(wú)污染、壽命長(cháng)等優(yōu)點(diǎn)受到部分人的關(guān)注。日前國機重裝成功研制國內首臺“100kW飛輪儲能裝置”，據負責人介紹該裝置可應用于數據中心。但目前飛輪儲能成本仍較高。
利用儲能，將耗電大戶(hù)變成電源端
儲能系統接入數據中心，不僅僅能解決數據中心的耗能難題，還能將數據中心變成電源端。它們所利用的就是數據中心的“能源電算”特點(diǎn)。
接入儲能系統，通過(guò)電費峰谷差價(jià)進(jìn)行套利，使數據中心不再是一個(gè)簡(jiǎn)單的電力負荷，而是具有可調用和可調的功率節點(diǎn)，甚至參與電網(wǎng)調頻，靈活切換使得數據中心成為一個(gè)“多面手”。
除此外，數據中心負荷還具有短期和中長(cháng)期的可預測性，能從電能量市場(chǎng)、容量市場(chǎng)、需求響應市場(chǎng)、輔助服務(wù)市場(chǎng)等多方面獲利，必然會(huì )作為重要力量參與到電力市場(chǎng)交易中，助力構建以新能源為主體的新型電力系統。
世紀互聯(lián)、科華數據、國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)旗下公司已落地了不少融合儲能、數據中心、變電站等多項城市基礎實(shí)施的“多站合一”項目。
來(lái)看已經(jīng)竣工的項目：
佛山智慧城市數據中心：2021年7月15日，世紀互聯(lián)新一代荷儲IDC項目在佛山智慧城市數據中心正式合閘。該項目配備2MWh儲能容量，輸出功率為1MW，與市電共同為數據中心供電。儲能系統與光伏發(fā)電系統在交流側耦合，并最終在數據中心10kV高壓側并網(wǎng)，使數據中心形成一個(gè)負荷可變、可調的復合體，并能根據電網(wǎng)需求、新能源發(fā)電需求，調整充放電策略。
長(cháng)三角首個(gè)“十二站合一”綜合能源站：2021年1月28日，長(cháng)三角首個(gè)“十二站合一”綜合能源站在無(wú)錫投運。全站融合了變電站、儲能站、分布式光伏站、預裝式冷熱供應站、智慧路燈、智能聯(lián)動(dòng)無(wú)人巡檢、數據中心機房、5G微站、電動(dòng)汽車(chē)充電站、電動(dòng)汽車(chē)換電站、換電e站以及自助洗車(chē)站共十二項城市公共設施，從實(shí)用化、可復制可推廣角度出發(fā)，分為了變電站區、多功能服務(wù)區、微能量樞紐區和5G+應用區四大功能分區。
深圳綜合能源站：2020年底，南方電網(wǎng)首個(gè)正式商業(yè)運營(yíng)集變電站、數據中心、充電站的多站融合項目在深圳投運。項目位于深圳市寶安區110千伏創(chuàng )新變電站，利用變電站土地資源，在場(chǎng)地內建設1個(gè)集裝箱式數據中心、2臺120千瓦雙槍直流充電樁，并預留5G基站和北斗基站的建設空間。該數據中心成為“南網(wǎng)云”深圳分中心，解決深圳供電局日益增長(cháng)的存儲、算力和帶寬資源的需求。充電樁為深圳局生產(chǎn)部門(mén)服務(wù)，為供電搶修車(chē)輛提供充電服務(wù)。
杭州市蕭山區世紀變直流多站合一工程：2021年7月14日，國網(wǎng)杭州市蕭山區世紀變直流多站合一工程正式建成投產(chǎn)，該工程率先實(shí)現了浙江省首個(gè)低壓四端口環(huán)形直流供電網(wǎng)架和首個(gè)±375伏真雙極低壓直流不接地配電系統“兩個(gè)第一”。世紀變直流多站合一工程位于亞運村西北側的220千伏世紀變副樓，集合了變電站、充電站、數據中心站、直流配電站、光伏站、儲能站六大直流低壓源網(wǎng)荷儲場(chǎng)景于一體。
福建省首座“多站融合”超級充電站：2021年6月1日，福建省首座“多站融合”超級充電站——福州東二環(huán)岳峰悅享超級充電站正式投運。該站由國網(wǎng)福建電力公司建設，占地面積5600平方米，集超級快充、電池檢測、光伏發(fā)電、儲能、換電、5G微機、數據中心、休閑驛站、停車(chē)場(chǎng)站、配電站等十大元素于一體，總車(chē)位98個(gè)，其中充電車(chē)位46個(gè)，單樁最大輸出功率達180千瓦。站內建有超級快速充電樁、光伏雨棚、儲能電池、智慧路燈等設備，引入電池檢測、換電、V2G、5G、云存儲等國內先進(jìn)技術(shù)。
成熟的案例已有，以后隨著(zhù)“東數西算”推進(jìn)，這種儲能型數據中心將越來(lái)越多，儲能系統不僅給數據中心供電，還可與可再生能源發(fā)電系統耦合，作為城市的新型融合基礎設施，向一定區域范圍內（比如園區、小區）提供能源、數據、云等服務(wù)。
這為儲能行業(yè)打開(kāi)了一個(gè)新世界。
