2019年儲能系統(tǒng)將走進(jìn)數(shù)據(jù)中心 哪種儲能技術(shù)更有發(fā)言權(quán)？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-03-04 19:43
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互聯(lián)網(wǎng)+已經(jīng)成為各行業(yè)規(guī)劃目標(biāo)，互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分——數(shù)據(jù)中心也在如火如荼建設(shè)中。降低能耗以及減少碳排放的責(zé)任下，目前眾多知名數(shù)據(jù)中心開始追求100%可再生能源供電目標(biāo)，儲能系統(tǒng)走進(jìn)數(shù)據(jù)中心將成為一種大趨勢。
在能源轉(zhuǎn)型大背景下，控制傳統(tǒng)能源和發(fā)展清潔能源成為“開源節(jié)流”主要手段。作為互聯(lián)網(wǎng)的大腦數(shù)據(jù)中心必須保證用電的安全性和連續(xù)性，以保證互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)正常工作，而且數(shù)據(jù)中心還具有用電設(shè)備架設(shè)集中持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)等特點(diǎn)，需要空調(diào)輔助控制溫度保障平穩(wěn)運(yùn)行，這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心成為能耗超高的領(lǐng)域，用電量達(dá)全球的3%，據(jù)統(tǒng)計(jì)中國數(shù)據(jù)中心的電費(fèi)占了數(shù)據(jù)中心運(yùn)維總成本的60%-70%。而在互聯(lián)網(wǎng)+、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域蓬勃發(fā)展及帶動下，數(shù)據(jù)中心數(shù)量還將呈指數(shù)級增長。綠色節(jié)能降低能耗已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展方向。
2010年開始我國頒布了一些政策，鼓勵(lì)對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行綠色節(jié)能改造、提高數(shù)據(jù)中心能耗及能效水平。北京、上海陸續(xù)出臺關(guān)于數(shù)據(jù)中心能耗的限制政策，新建能耗水平限制PUE值從1.5到1.4，再到最近的1.3。2018年9月河南省政府也曾發(fā)布《關(guān)于印發(fā)河南省促進(jìn)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》，以減半用電價(jià)格的優(yōu)惠政策支持在河南省建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心。
PUE(PowerUsageEffectiveness，電源使用效率)：國際通用的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標(biāo)，指數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載消耗的能源之比。PUE值越接近于1，表示其綠色化程度越高。
有數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心能耗分布在IT設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等，其中在IT設(shè)備能耗和空調(diào)系統(tǒng)能耗占比超80%，即數(shù)據(jù)中心大部分成本都消耗在IT設(shè)備及空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行，綠色節(jié)能主要從這兩方面展開。
從用電能耗角度來看，儲能系統(tǒng)剛剛好有用武之地。若在數(shù)據(jù)中心適當(dāng)配置儲能系統(tǒng)，一方面作為備用電源提供電力保障，同時(shí)還可以充分發(fā)揮削峰填谷作用協(xié)助節(jié)省電費(fèi)、降低能耗，實(shí)為一舉多得。日前，維諦技術(shù)分析預(yù)測認(rèn)為，2019年儲能系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)據(jù)中心將成為全球發(fā)展趨勢，新興的鋰電池儲能系統(tǒng)可以與UPS系統(tǒng)結(jié)合，共同通過電力儲能還可以幫助數(shù)據(jù)中心進(jìn)行節(jié)能管理，而且儲能設(shè)備還可以與電網(wǎng)進(jìn)行友好互動、通過電力需求響應(yīng)完成削峰填谷電力負(fù)荷管理，為數(shù)據(jù)中心創(chuàng)造收益。
新能源消納儲能是利器
近幾年數(shù)據(jù)中心采用清潔能源的比例正逐步上升，蘋果、微軟、谷歌等眾多互聯(lián)網(wǎng)名企紛紛宣布將轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)中心供電方式，打造100%可再生能源數(shù)據(jù)中心。蘋果于率先完成100%可再生能源數(shù)據(jù)中心目標(biāo)，谷歌也于2017年完成綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)，此外Facebook、微軟、亞馬遜等也在增加各自數(shù)據(jù)中心清潔能源份額，目前可再生能源約占一半。國內(nèi)阿里巴巴也已經(jīng)開始探索鋰電池儲能方式為數(shù)據(jù)中心提供節(jié)能服務(wù)。
因數(shù)據(jù)中心用負(fù)荷超高，僅僅依靠采用太陽能或風(fēng)能等可再生能源自發(fā)自用是不現(xiàn)實(shí)的。據(jù)推算數(shù)據(jù)中心若要完全使用太陽能發(fā)電提供電力，所需的光伏板面積相當(dāng)于近百倍的數(shù)據(jù)中心面積。而且光伏風(fēng)電等可再生能源還具有不連續(xù)性的特點(diǎn)，部分時(shí)段還會有棄光棄風(fēng)等現(xiàn)象。不過隨著鋰電池等儲能技術(shù)成本下降，光伏+儲能系統(tǒng)供電可能會成為數(shù)據(jù)中心的新型解決方案。
可再生能源數(shù)據(jù)中心典型應(yīng)用范例
1.微軟“海底撈”數(shù)據(jù)中心
2018年6月，微軟「北方群島」(NorthernIsles)大型數(shù)據(jù)中心沉入蘇格蘭奧克尼群島還下，微軟海底數(shù)據(jù)中心利用海水的流動，以潮汐渦輪機(jī)完成潮汐能轉(zhuǎn)換發(fā)電，同時(shí)海底環(huán)境直接可以完成熱能交換充當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)，同時(shí)海岸上還采用風(fēng)機(jī)和太陽能電池板為當(dāng)?shù)鼐用裉峁╇娏?。?jù)微軟介紹該數(shù)據(jù)中心的可再生能源發(fā)電已經(jīng)達(dá)到自給自足，但是也有人質(zhì)疑這種建設(shè)方式是否會影響海洋環(huán)境。
2.蘋果的100%可再生能源數(shù)據(jù)中心
蘋果公司在多地均有建設(shè)可再生能源數(shù)據(jù)中心，2017年蘋果與貴州大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司合作在貴州貴安新區(qū)建設(shè)100%可再生能源數(shù)據(jù)中心，這也是中國首個(gè)100%可再生能源數(shù)據(jù)中心。據(jù)了解，國外蘋果公司數(shù)據(jù)中心100％采用可再生能源的目標(biāo)主要通過通過光伏發(fā)電、水力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電以及燃料電池等系統(tǒng)產(chǎn)生電能并輸送到電網(wǎng)，而后再通過電力批發(fā)市場協(xié)議購買電力。
3.谷歌新數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)百分之百可再生能源
2019年1月16日，谷歌表示將在美國田納西州YumYum和阿拉巴馬州好萊塢建設(shè)新的數(shù)據(jù)中心，而日前表示將從當(dāng)?shù)財(cái)?shù)家新建的太陽能發(fā)電廠購買電能，以實(shí)現(xiàn)該數(shù)據(jù)中心從建成第一天起就可實(shí)現(xiàn)100%可再生能源供電。根據(jù)谷歌2018年10月發(fā)表的報(bào)告顯示，它在芬蘭、荷蘭、中國臺灣地區(qū)、美國北卡羅來納州、愛荷華州的數(shù)據(jù)中心都將達(dá)成零碳排放的目標(biāo)。2019年1月23日，外媒報(bào)道谷歌為中國臺灣的數(shù)據(jù)中心簽訂了一個(gè)長期太陽能協(xié)議，以打造100%可再生能源的數(shù)據(jù)中心。這也意味著亞洲成為了繼北美洲、南美洲、歐洲之后，谷歌部署太陽能和風(fēng)能項(xiàng)目又一落點(diǎn)。
4.日本京瓷結(jié)合蓄電池系統(tǒng)與AI技術(shù)建設(shè)可再生能源供電數(shù)據(jù)中心
據(jù)報(bào)道，日本京瓷將于2019年4月在北海道石狩市建設(shè)日本首個(gè)完全通過可再生能源供電的數(shù)據(jù)中心。該數(shù)據(jù)中心將采用光伏、風(fēng)力和生物質(zhì)能以及儲冷、蓄電池等提供電力，并采用人工智能系統(tǒng)預(yù)測用電量、完成高效發(fā)電。此外京瓷還將對外銷售其人工智能與蓄電池結(jié)合的系統(tǒng)。
5.阿里巴巴分布式儲能技術(shù)打造100%可再生能源耗數(shù)據(jù)中心
與國外類似的，阿里巴巴數(shù)據(jù)中心也在尋找降低能耗的途徑，首先從選址就參考了周邊可再生能源資源，如千島湖數(shù)據(jù)中心利用水冷降溫，而張家口數(shù)據(jù)中心利用張北地區(qū)豐富的風(fēng)能和太陽能。且張家口的阿里云數(shù)據(jù)中心據(jù)報(bào)道采用了自研分布式儲能技術(shù)和國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)最大程度的新能源供電、按需供電，最終可完成100%可再生能源供電。此外，萬克新能源和南都電源都有參與阿里巴巴數(shù)據(jù)中心儲能系統(tǒng)供應(yīng)。
在能源轉(zhuǎn)型大背景下，控制傳統(tǒng)能源和發(fā)展清潔能源成為“開源節(jié)流”主要手段。作為互聯(lián)網(wǎng)的大腦數(shù)據(jù)中心必須保證用電的安全性和連續(xù)性，以保證互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)正常工作，而且數(shù)據(jù)中心還具有用電設(shè)備架設(shè)集中持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)等特點(diǎn)，需要空調(diào)輔助控制溫度保障平穩(wěn)運(yùn)行，這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心成為能耗超高的領(lǐng)域，用電量達(dá)全球的3%，據(jù)統(tǒng)計(jì)中國數(shù)據(jù)中心的電費(fèi)占了數(shù)據(jù)中心運(yùn)維總成本的60%-70%。而在互聯(lián)網(wǎng)+、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域蓬勃發(fā)展及帶動下，數(shù)據(jù)中心數(shù)量還將呈指數(shù)級增長。綠色節(jié)能降低能耗已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展方向。
2010年開始我國頒布了一些政策，鼓勵(lì)對數(shù)據(jù)中心進(jìn)行綠色節(jié)能改造、提高數(shù)據(jù)中心能耗及能效水平。北京、上海陸續(xù)出臺關(guān)于數(shù)據(jù)中心能耗的限制政策，新建能耗水平限制PUE值從1.5到1.4，再到最近的1.3。2018年9月河南省政府也曾發(fā)布《關(guān)于印發(fā)河南省促進(jìn)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》，以減半用電價(jià)格的優(yōu)惠政策支持在河南省建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心。
PUE(PowerUsageEffectiveness，電源使用效率)：國際通用的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標(biāo)，指數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載消耗的能源之比。PUE值越接近于1，表示其綠色化程度越高。
有數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心能耗分布在IT設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等，其中在IT設(shè)備能耗和空調(diào)系統(tǒng)能耗占比超80%，即數(shù)據(jù)中心大部分成本都消耗在IT設(shè)備及空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行，綠色節(jié)能主要從這兩方面展開。
從用電能耗角度來看，儲能系統(tǒng)剛剛好有用武之地。若在數(shù)據(jù)中心適當(dāng)配置儲能系統(tǒng)，一方面作為備用電源提供電力保障，同時(shí)還可以充分發(fā)揮削峰填谷作用協(xié)助節(jié)省電費(fèi)、降低能耗，實(shí)為一舉多得。日前，維諦技術(shù)分析預(yù)測認(rèn)為，2019年儲能系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)據(jù)中心將成為全球發(fā)展趨勢，新興的鋰電池儲能系統(tǒng)可以與UPS系統(tǒng)結(jié)合，共同通過電力儲能還可以幫助數(shù)據(jù)中心進(jìn)行節(jié)能管理，而且儲能設(shè)備還可以與電網(wǎng)進(jìn)行友好互動、通過電力需求響應(yīng)完成削峰填谷電力負(fù)荷管理，為數(shù)據(jù)中心創(chuàng)造收益。
新能源消納儲能是利器
近幾年數(shù)據(jù)中心采用清潔能源的比例正逐步上升，蘋果、微軟、谷歌等眾多互聯(lián)網(wǎng)名企紛紛宣布將轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)中心供電方式，打造100%可再生能源數(shù)據(jù)中心。蘋果于率先完成100%可再生能源數(shù)據(jù)中心目標(biāo)，谷歌也于2017年完成綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)，此外Facebook、微軟、亞馬遜等也在增加各自數(shù)據(jù)中心清潔能源份額，目前可再生能源約占一半。國內(nèi)阿里巴巴也已經(jīng)開始探索鋰電池儲能方式為數(shù)據(jù)中心提供節(jié)能服務(wù)。
因數(shù)據(jù)中心用負(fù)荷超高，僅僅依靠采用太陽能或風(fēng)能等可再生能源自發(fā)自用是不現(xiàn)實(shí)的。據(jù)推算數(shù)據(jù)中心若要完全使用太陽能發(fā)電提供電力，所需的光伏板面積相當(dāng)于近百倍的數(shù)據(jù)中心面積。而且光伏風(fēng)電等可再生能源還具有不連續(xù)性的特點(diǎn)，部分時(shí)段還會有棄光棄風(fēng)等現(xiàn)象。不過隨著鋰電池等儲能技術(shù)成本下降，光伏+儲能系統(tǒng)供電可能會成為數(shù)據(jù)中心的新型解決方案。
可再生能源數(shù)據(jù)中心典型應(yīng)用范例
1.微軟“海底撈”數(shù)據(jù)中心
2018年6月，微軟「北方群島」(NorthernIsles)大型數(shù)據(jù)中心沉入蘇格蘭奧克尼群島還下，微軟海底數(shù)據(jù)中心利用海水的流動，以潮汐渦輪機(jī)完成潮汐能轉(zhuǎn)換發(fā)電，同時(shí)海底環(huán)境直接可以完成熱能交換充當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)，同時(shí)海岸上還采用風(fēng)機(jī)和太陽能電池板為當(dāng)?shù)鼐用裉峁╇娏?。?jù)微軟介紹該數(shù)據(jù)中心的可再生能源發(fā)電已經(jīng)達(dá)到自給自足，但是也有人質(zhì)疑這種建設(shè)方式是否會影響海洋環(huán)境。
2.蘋果的100%可再生能源數(shù)據(jù)中心
蘋果公司在多地均有建設(shè)可再生能源數(shù)據(jù)中心，2017年蘋果與貴州大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司合作在貴州貴安新區(qū)建設(shè)100%可再生能源數(shù)據(jù)中心，這也是中國首個(gè)100%可再生能源數(shù)據(jù)中心。據(jù)了解，國外蘋果公司數(shù)據(jù)中心100％采用可再生能源的目標(biāo)主要通過通過光伏發(fā)電、水力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電以及燃料電池等系統(tǒng)產(chǎn)生電能并輸送到電網(wǎng)，而后再通過電力批發(fā)市場協(xié)議購買電力。
3.谷歌新數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)百分之百可再生能源
2019年1月16日，谷歌表示將在美國田納西州YumYum和阿拉巴馬州好萊塢建設(shè)新的數(shù)據(jù)中心，而日前表示將從當(dāng)?shù)財(cái)?shù)家新建的太陽能發(fā)電廠購買電能，以實(shí)現(xiàn)該數(shù)據(jù)中心從建成第一天起就可實(shí)現(xiàn)100%可再生能源供電。根據(jù)谷歌2018年10月發(fā)表的報(bào)告顯示，它在芬蘭、荷蘭、中國臺灣地區(qū)、美國北卡羅來納州、愛荷華州的數(shù)據(jù)中心都將達(dá)成零碳排放的目標(biāo)。2019年1月23日，外媒報(bào)道谷歌為中國臺灣的數(shù)據(jù)中心簽訂了一個(gè)長期太陽能協(xié)議，以打造100%可再生能源的數(shù)據(jù)中心。這也意味著亞洲成為了繼北美洲、南美洲、歐洲之后，谷歌部署太陽能和風(fēng)能項(xiàng)目又一落點(diǎn)。
4.日本京瓷結(jié)合蓄電池系統(tǒng)與AI技術(shù)建設(shè)可再生能源供電數(shù)據(jù)中心
據(jù)報(bào)道，日本京瓷將于2019年4月在北海道石狩市建設(shè)日本首個(gè)完全通過可再生能源供電的數(shù)據(jù)中心。該數(shù)據(jù)中心將采用光伏、風(fēng)力和生物質(zhì)能以及儲冷、蓄電池等提供電力，并采用人工智能系統(tǒng)預(yù)測用電量、完成高效發(fā)電。此外京瓷還將對外銷售其人工智能與蓄電池結(jié)合的系統(tǒng)。
5.阿里巴巴分布式儲能技術(shù)打造100%可再生能源耗數(shù)據(jù)中心
與國外類似的，阿里巴巴數(shù)據(jù)中心也在尋找降低能耗的途徑，首先從選址就參考了周邊可再生能源資源，如千島湖數(shù)據(jù)中心利用水冷降溫，而張家口數(shù)據(jù)中心利用張北地區(qū)豐富的風(fēng)能和太陽能。且張家口的阿里云數(shù)據(jù)中心據(jù)報(bào)道采用了自研分布式儲能技術(shù)和國際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)最大程度的新能源供電、按需供電，最終可完成100%可再生能源供電。此外，萬克新能源和南都電源都有參與阿里巴巴數(shù)據(jù)中心儲能系統(tǒng)供應(yīng)。
