中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在“雙碳”戰(zhàn)略實(shí)施下，低碳數(shù)據(jù)中心將是未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。在這個(gè)過(guò)程中，將不再是簡(jiǎn)單聚焦于節(jié)能、提高系統(tǒng)能效、降低PUE。而是需要綜合考慮數(shù)據(jù)中心在減少電能消耗的同時(shí)，盡可能提高電力的“綠色性”、“低碳性”。因此，數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能與可再生能源的深度融合，將是未來(lái)數(shù)據(jù)中心的發(fā)展趨勢(shì)。
分布式可再生能源+儲(chǔ)備合一+虛擬電廠
分布式風(fēng)電、光電+儲(chǔ)備合一+虛擬電廠，是數(shù)據(jù)中心可能實(shí)現(xiàn)碳中和的一種方式之一。通過(guò)數(shù)字化、智能化技術(shù)使得分布式能源、儲(chǔ)能、負(fù)荷深度融合，并建立虛擬電廠上層平臺(tái)。通過(guò)平臺(tái)的聚合作用，甚至聚合并管理數(shù)據(jù)中心周邊眾多分布式電源、儲(chǔ)能系統(tǒng)，使得數(shù)據(jù)中心負(fù)荷、風(fēng)光電、儲(chǔ)能成為有機(jī)整體，達(dá)到區(qū)域內(nèi)的自發(fā)自用、自我管理的能源自治域，真正實(shí)現(xiàn)碳中和數(shù)據(jù)中心。
數(shù)據(jù)中心綠電+氫能的探討
當(dāng)數(shù)據(jù)中心建設(shè)于光伏、風(fēng)電資源充沛的地區(qū)時(shí)，可以考慮利用周邊或自建大型風(fēng)光電廠，并在數(shù)據(jù)中心園區(qū)或電廠附近建設(shè)氫能調(diào)峰電站，內(nèi)部包含電解制氫、大容量?jī)?chǔ)氫以及集中式燃料電池發(fā)電機(jī)組等設(shè)施，充分發(fā)揮氫氣可大規(guī)模、長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)，調(diào)節(jié)不穩(wěn)定的風(fēng)光電力輸出，聯(lián)合為數(shù)據(jù)中心提供連續(xù)穩(wěn)定的電力供應(yīng)，并利用市政電網(wǎng)或氫氣作為備用能源，圖11-1為該應(yīng)用場(chǎng)景的原理圖。
圖11-1 基于風(fēng)光的氫能供電方案
當(dāng)風(fēng)光電力充裕，超出數(shù)據(jù)中心用電需求的季節(jié)，可利用多余電力電解水制氫，并進(jìn)行跨季節(jié)儲(chǔ)存；當(dāng)風(fēng)光電力不足時(shí)，利用儲(chǔ)存的氫氣通過(guò)氫燃料電池設(shè)備發(fā)電，補(bǔ)足電力缺口，而發(fā)電的副產(chǎn)品水可回收利用，再次用于電解制氫?？梢园l(fā)現(xiàn)，只要合理的設(shè)計(jì)匹配風(fēng)光電廠及制氫、儲(chǔ)氫設(shè)備的容量，理論上就可以實(shí)現(xiàn)該微電網(wǎng)的“零”碳排、“零”電費(fèi)的閉環(huán)供電，若考慮數(shù)據(jù)機(jī)房及氫能電站的余熱回收利用，并向外輸出冷熱源，在獲得經(jīng)濟(jì)收益的同時(shí)，還可生產(chǎn)“負(fù)碳”，達(dá)到償還企業(yè)歷史碳足跡的目的，但該方案涉及大規(guī)模電力設(shè)施投資，其經(jīng)濟(jì)性及可靠性尚待研究。
問(wèn)題與挑戰(zhàn)
儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性問(wèn)題
近年來(lái)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)導(dǎo)致的火災(zāi)時(shí)有發(fā)生，儲(chǔ)能電池安全問(wèn)題受到關(guān)注。導(dǎo)致儲(chǔ)能安全事故發(fā)生的主要原因大概率還是來(lái)自電池，這也極大地影響了產(chǎn)業(yè)界及民眾對(duì)于儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的信任度，制約了儲(chǔ)能行業(yè)的健康發(fā)展。
鋰離子電池?zé)崾Э匕踩L(fēng)險(xiǎn)較為突出，其他類(lèi)型電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)也存在一定的安全風(fēng)險(xiǎn)。電化學(xué)儲(chǔ)能電池管理不當(dāng)存在火災(zāi)或爆炸風(fēng)險(xiǎn)。雖然，目前也存在相關(guān)的技術(shù)，但仍然需要在安全防控方面進(jìn)一步研究和提升。
系統(tǒng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)性問(wèn)題
儲(chǔ)能系統(tǒng)建設(shè)的經(jīng)濟(jì)性，直接關(guān)系著儲(chǔ)能系統(tǒng)在項(xiàng)目上建設(shè)運(yùn)行的可行性。目前，以磷酸鐵鋰為主的電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)成本仍然較高，對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)模推廣與大規(guī)模應(yīng)用帶來(lái)了挑戰(zhàn)。
一方面，當(dāng)前儲(chǔ)能系統(tǒng)度電成本約為0.3~0.5元/kWh,單純的財(cái)務(wù)投資在相當(dāng)多的區(qū)域仍然很難實(shí)現(xiàn)盈利。儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)成本中，電池約占60%以上，而電池受前端原材料價(jià)格漲價(jià)因素大。目前已探明的鋰資源還可使用40~60年，且集中分布在南美、澳大利亞等地，中國(guó)作為鋰的最大消費(fèi)國(guó)，鋰資源并不豐富。另一方面，受?chē)?guó)內(nèi)儲(chǔ)能電站建設(shè)、接入、并網(wǎng)驗(yàn)收、融資等環(huán)節(jié)的影響，儲(chǔ)能的非技術(shù)投資成本被無(wú)形拉高了。這都成為制約儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)展推廣應(yīng)用的重要因素。
市場(chǎng)機(jī)制問(wèn)題
以電化學(xué)儲(chǔ)能為主的儲(chǔ)能系統(tǒng)，在電力平衡方面，包括各類(lèi)輔助服務(wù)都具有很大的優(yōu)勢(shì)。但是，目前我國(guó)還遠(yuǎn)未建立起成熟的競(jìng)爭(zhēng)性電力市場(chǎng)運(yùn)行機(jī)制，很難合理地核定出各類(lèi)電力輔助服務(wù)的價(jià)格，從而造成儲(chǔ)能系統(tǒng)價(jià)值和收益難以實(shí)現(xiàn)對(duì)接。
因此，從簡(jiǎn)化電力市場(chǎng)設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度、有利于電力市場(chǎng)化改革順利推進(jìn)的角度出發(fā)，需要對(duì)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的系統(tǒng)性效用或社會(huì)價(jià)值制定更為合理的運(yùn)行機(jī)制和政策保證。
標(biāo)準(zhǔn)體系及建設(shè)問(wèn)題
目前，儲(chǔ)能的標(biāo)準(zhǔn)體系尚未完善，這也在一定程度上影響了儲(chǔ)能行業(yè)的良性發(fā)展。儲(chǔ)能的種類(lèi)較多，應(yīng)用場(chǎng)景多樣，如果缺少相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)體系，可能造成儲(chǔ)能產(chǎn)品的技術(shù)規(guī)格和參數(shù)在設(shè)計(jì)、運(yùn)輸、安裝、調(diào)試、運(yùn)維等環(huán)節(jié)出現(xiàn)不匹配現(xiàn)象。此外，標(biāo)準(zhǔn)體系的缺失也會(huì)造成使用者對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)性能指標(biāo)認(rèn)識(shí)模糊，管理者也難以實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的監(jiān)督，并引發(fā)相關(guān)安全問(wèn)題。
數(shù)據(jù)中心PUE的計(jì)算問(wèn)題
數(shù)據(jù)中心電能利用效率PUE，是統(tǒng)計(jì)期間內(nèi)數(shù)據(jù)中心全年能源消耗量與實(shí)測(cè)IT設(shè)備全年消耗量的比值。
當(dāng)數(shù)據(jù)中心增加儲(chǔ)能后，儲(chǔ)能本身只是電能的存儲(chǔ)與釋放，由于儲(chǔ)能在充放電的過(guò)程中有損耗的產(chǎn)生，表現(xiàn)為充電量會(huì)大于放電量。因此，從數(shù)據(jù)中心總體而言，其用電量反而增加了，而IT的耗電量未發(fā)生變化。因此，單純從PUE計(jì)算角度來(lái)說(shuō)，采用了儲(chǔ)能的數(shù)據(jù)中心PUE反而增加了，這顯然并不是初衷，也給數(shù)據(jù)中心PUE計(jì)算帶來(lái)了問(wèn)題。
結(jié)合上海地方標(biāo)準(zhǔn)DB31/652《數(shù)據(jù)中心能源消耗限額》的規(guī)定，建議增加儲(chǔ)能系統(tǒng)的PUE調(diào)節(jié)因子，采用儲(chǔ)能系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心應(yīng)在原有計(jì)算PUE值的基礎(chǔ)上進(jìn)行一定的調(diào)節(jié)因子修正。
