中國儲能網(wǎng)訊：在國家設(shè)定“3060”碳中和、碳達(dá)峰的目標(biāo)后,政府和各行各業(yè)在利用清潔能源和提升用能效率方面采取了各種舉措。數(shù)據(jù)中心作為近年來快速發(fā)展的行業(yè),在促進(jìn)全社會向信息化和數(shù)字化轉(zhuǎn)型的同時,消耗的能源也在全社會能源結(jié)構(gòu)中的占比越來越高,數(shù)據(jù)中心如何走向碳中和已經(jīng)成為人們關(guān)注的重點(diǎn)。
作為能耗密集的數(shù)據(jù)中心行業(yè),各數(shù)據(jù)中心運(yùn)營方把實(shí)現(xiàn)碳中和及凈零碳排放的努力在對外披露的ESG(環(huán)境、社會和治理)報(bào)告中體現(xiàn),希望在提升能源效率的同時,通過購買綠電、綠證和儲能等方式,在降低成本、提高企業(yè)競爭力方面領(lǐng)先同行。數(shù)據(jù)中心和公有云廠商作為客戶供應(yīng)鏈中的一環(huán),作為排放范圍“Scope3”,將有義務(wù)向客戶提供碳排放數(shù)據(jù)。走向可持續(xù)發(fā)展之路既是外部要求,也將成為運(yùn)營商提高自身競爭力的戰(zhàn)略方向。
國內(nèi)近年在儲能方面發(fā)展很快,國家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)在抽水蓄能、利用鹽穴的壓縮空氣儲能方面均有10MW級以上項(xiàng)目,因地理?xiàng)l件限制難以廣泛推廣。而企業(yè)自建儲能裝置在消納光伏、風(fēng)電、水電等可再生能源間歇供電的同時,還可以實(shí)現(xiàn)電價峰谷套利,并參與供電客戶需求側(cè)響應(yīng),可提升項(xiàng)目的投資回報(bào)。
世紀(jì)互聯(lián)在原有佛山智慧城市數(shù)據(jù)中心園區(qū)內(nèi),利用原有場地規(guī)劃和安裝了大規(guī)模儲能及光伏裝置,探索性地為存量數(shù)據(jù)中心大規(guī)模儲能應(yīng)用和自建清潔能源進(jìn)行了最佳的行業(yè)探索和實(shí)踐。
一 ? 園區(qū)情況及儲能+光伏的應(yīng)用背景
佛山智慧城市數(shù)據(jù)中心園區(qū)內(nèi)有兩棟數(shù)據(jù)中心建筑，按照高等級數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)和建造,共有近1700個機(jī)架，自投產(chǎn)以來一直穩(wěn)定安全運(yùn)行，PUE穩(wěn)定運(yùn)行在1.4以下，這在華南夏季高溫、高濕的環(huán)境下并不容易，也獲得了綠色數(shù)據(jù)中心金級認(rèn)證和碳減排數(shù)據(jù)中心創(chuàng)新者證書。
項(xiàng)目規(guī)劃之初,公司組織相關(guān)部門對儲能裝置和光伏設(shè)備的場地需求及對原有基礎(chǔ)設(shè)施的影響、架構(gòu)規(guī)劃對在運(yùn)行設(shè)施特別是配電架構(gòu)的影響、日常運(yùn)營維護(hù)及儲能裝置的選型及風(fēng)險(xiǎn)控制等方面進(jìn)行了充分的論證,主要包括:
1.場地規(guī)劃:利用園區(qū)內(nèi)原有空地,規(guī)劃安裝集裝箱式儲能裝置;利用其中1棟樓頂?shù)目捎脜^(qū)域,規(guī)劃安裝太陽能光伏組件,在樓頂安裝光伏并網(wǎng)逆變器。把儲能裝置安裝在戶外,避免了對原有建筑在承重方面的影響,在樓頂安裝光伏組件時,為避免對防水層的破壞，光伏組件安裝改為水泥墩固定方式，固定強(qiáng)度考慮到南方14級臺風(fēng)、暴雨天氣對光伏組件的破壞力。
2.架構(gòu)規(guī)劃:本項(xiàng)目儲能容量規(guī)模為1MW/2MWh,蓄電池在集裝箱式儲能站集中布置,通過逆變、升壓后,通過新增的10kV環(huán)網(wǎng)柜,接入數(shù)據(jù)中心園區(qū)用戶側(cè)10kV母線。其中PCS(儲能變流器)是儲能系統(tǒng)中的核心設(shè)備,將蓄電池簇的直流電逆變?yōu)槿嗾医涣麟?輸出符合電網(wǎng)要求的電能,通過母排與升壓變壓器連接,在儲能站就地升壓為10kV。在園區(qū)10kV進(jìn)線處安裝逆功率保護(hù)器防止向電網(wǎng)側(cè)反向供電(見圖1)。
樓頂光伏容量為64.8kWp,通過電力將光伏并網(wǎng)逆變器與儲能站升壓變壓器低壓側(cè)相連。
利用能源管理系統(tǒng)(EMS),可根據(jù)電價的峰谷套利方案和其它策略設(shè)定儲能裝置的充、放電時間段和功率，通過BMS管理系統(tǒng)對電池簇的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控。
3.設(shè)備選型:本項(xiàng)目涉及的選型要點(diǎn)為蓄電池類型,經(jīng)過對鉛酸電池、鉛碳電池、磷酸鐵鋰等電池在能量轉(zhuǎn)換效率、系統(tǒng)效率、能量密度、安全性等項(xiàng)目進(jìn)行綜合評估,結(jié)合技術(shù)特性和經(jīng)濟(jì)性選用了磷酸鐵鋰電池作為儲能介質(zhì),以實(shí)現(xiàn)在項(xiàng)目周期內(nèi)，在效率優(yōu)先和兼顧安全性的情況下，實(shí)現(xiàn)良好的投資回報(bào)。
儲能變流器、并流逆變器等主設(shè)備均選用符合國家、行業(yè)相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),具備高/低電壓閉鎖、檢有壓自動并網(wǎng)功能,主設(shè)備均通過國家認(rèn)可機(jī)構(gòu)的檢測或認(rèn)證。
二? 風(fēng)險(xiǎn)管理和應(yīng)對
佛山智慧城市數(shù)據(jù)中心新增大規(guī)模儲能和光伏項(xiàng)目在國內(nèi)行業(yè)中是首例應(yīng)用,在規(guī)劃和實(shí)施過程中,既要考慮對在運(yùn)行中的數(shù)據(jù)中心的影響,也要考慮新增儲能系統(tǒng)和光伏帶來的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)。在項(xiàng)目規(guī)劃實(shí)施中的過程中,把風(fēng)險(xiǎn)管理貫徹到每個細(xì)分領(lǐng)域,對各種潛在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識別、評估、評定和建立處置預(yù)案,加強(qiáng)內(nèi)外部溝通和全程審查。其中涉及的主要風(fēng)險(xiǎn)有以下幾點(diǎn):
1.對在運(yùn)行數(shù)據(jù)中心的影響:數(shù)據(jù)中心承載的是執(zhí)行關(guān)鍵應(yīng)用的業(yè)務(wù)系統(tǒng),新增儲能和光伏系統(tǒng)必然會在配電、暖通空調(diào)、弱電、消防等方面對生產(chǎn)中的設(shè)施產(chǎn)生影響,各種不確定性都會影響原有基礎(chǔ)設(shè)施的可用性和安全性,因此需要各專業(yè)進(jìn)行分析,包括在項(xiàng)目建設(shè)期間可能產(chǎn)生的各種不確定性。
2.氣候影響:佛山處于亞熱帶,每年都會遭遇臺風(fēng)和暴雨,春季空氣陰冷濕度大,因此必須考慮到儲能裝置和樓頂光伏太陽能板在極端天氣下遭受的外界影響。大規(guī)模儲能裝置規(guī)劃在原有園區(qū)空地上,布局采用上下兩層密閉集裝箱形式,在內(nèi)部安裝儲能變流器、升壓變壓器和蓄電池簇、EMS能源管理系統(tǒng)、空調(diào)及氣體消防等裝置。為保障對儲能裝置的支撐,設(shè)計(jì)和建設(shè)鋼筋混凝土底座,在確保地基穩(wěn)固和防水要求的同時，采取措施對地下原有管路進(jìn)行避讓。
集裝箱體的空調(diào)室外進(jìn)風(fēng)口、排風(fēng)口等,都要考慮到雨天的影響。對樓頂光伏太陽能組件和集裝箱式儲能裝置,在防雷接地方面也參照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)和建設(shè)。
3.對磷酸鐵鋰電池的監(jiān)控是重點(diǎn):鋰電池?zé)崾Э氐闹饕虬C(jī)械濫用的擠壓和針刺、過充電和內(nèi)短路的電濫用以及電池內(nèi)部過熱導(dǎo)致的熱濫用。因此利用BMS進(jìn)行監(jiān)控和分級預(yù)警,并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級的告警采取相應(yīng)聯(lián)動措施如降低充放電功率、禁止充放電及停機(jī)等，并在安裝電池的集裝箱內(nèi)增加極早期可燃?xì)怏w探測、溫感煙感等，并配備相應(yīng)的消防系統(tǒng)。
三 ? 運(yùn)維和運(yùn)營
園區(qū)新增儲能和光伏系統(tǒng)后,將儲能系統(tǒng)和光伏系統(tǒng)監(jiān)控以及視頻監(jiān)控接入原有基礎(chǔ)設(shè)施管理系統(tǒng),進(jìn)行統(tǒng)一的運(yùn)維管理。在規(guī)劃設(shè)計(jì)和項(xiàng)目建設(shè)期間,結(jié)合新增儲能系統(tǒng)所涉及的電氣、暖通空調(diào)、消防等專業(yè),對原有基礎(chǔ)設(shè)施人員進(jìn)行培訓(xùn),在人員和專業(yè)技能儲備方面提前做好準(zhǔn)備。在測試驗(yàn)證和運(yùn)行期間,保障不同值班班次的人員能夠掌握對新增儲能和光伏裝置的操作管理和緊急應(yīng)對,并制定和完善相關(guān)流程和制度,把管理和責(zé)任落在實(shí)處。
儲能裝置的充放電策略,除制定充電、放電的時段及功率外,也積極了解和參與當(dāng)?shù)毓╇姴块T的需求側(cè)響應(yīng),在用電高峰時段按計(jì)劃放電以減少對外電的需求量,按約定價格實(shí)現(xiàn)節(jié)省電費(fèi)的效果,2021年,項(xiàng)目多次實(shí)現(xiàn)了以每kWh4.5元的價格參與需求側(cè)響應(yīng),獲得了較好的投資回報(bào)收益。
小結(jié)
世紀(jì)互聯(lián)在佛山智慧城市數(shù)據(jù)中心率先規(guī)劃和建設(shè)了大規(guī)模儲能+光伏應(yīng)用，通過現(xiàn)場清潔能源消納和儲能，探索了一個在既有數(shù)據(jù)中心踐行綠色低碳發(fā)展，實(shí)現(xiàn)碳中和的可行路徑。在對項(xiàng)目進(jìn)行充分科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)規(guī)劃設(shè)計(jì)、建設(shè)項(xiàng)目管理、運(yùn)維運(yùn)營后，達(dá)到了預(yù)期的效果，也實(shí)現(xiàn)了良好的投資回報(bào)。
? 作者簡介
高昆
世紀(jì)互聯(lián)資深產(chǎn)品專家，Deepknowledge創(chuàng)始成員,國際認(rèn)證數(shù)據(jù)中心遷移、風(fēng)險(xiǎn)管理專家。
