中國儲能網(wǎng)訊：
一、“雙碳”目標下，儲能系統(tǒng)進入數(shù)據(jù)中心將成為全球發(fā)展趨勢
傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心供電設(shè)計存在備電系統(tǒng)利用率低、碳排放大、電池性能差等問題。當前，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心供電設(shè)備存在三個問題：一是利用率低，儲能電池和柴油發(fā)電機組的“過供給”造成大量浪費。數(shù)據(jù)中心為保障用電可靠性，通常會以遠高于平均功耗需求的峰值負載配置供電設(shè)備。目前數(shù)據(jù)中心普遍使用超過20GW的柴油發(fā)電機組作為備用電源以應對長時間斷電，同時配備一定容量的鉛酸電池。然而，由于目前電網(wǎng)供電可靠性較高，大部分時間備用電源處于閑置狀態(tài)。據(jù)統(tǒng)計，Google數(shù)據(jù)中心總功耗需求超過峰值功耗90%的時間不到其運行總時間的1%。二是碳排放大，風能、太陽能出力不穩(wěn)定與數(shù)據(jù)中心用電不匹配問題突出。當風能、太陽能供給不足以驅(qū)動數(shù)據(jù)中心的時候，供電系統(tǒng)缺乏相應的調(diào)節(jié)機制，導致數(shù)據(jù)中心只能從碳排放較高的電網(wǎng)獲取電力。三是儲能電池性能差，不能深度參與電網(wǎng)互動。約有97%的數(shù)據(jù)中心采用鉛酸電池作為儲能元件。鉛酸電池存在能量密度較低、在高強度使用下壽命大幅縮短、充放電能源損失較高等缺點，難以適應與電網(wǎng)互動中的頻繁調(diào)度。
拓展數(shù)據(jù)中心儲能系統(tǒng)的使用場景，可最大限度地提高儲能資產(chǎn)的利用率及系統(tǒng)運行收益。在新能源供電逐漸成為設(shè)計主流的背景下，綠色數(shù)據(jù)中心必須能夠應對新興負載和新能源電力的復雜性與多變性。既要滿足服務器安全供電需要，又能在頻繁隨機的充放電下保持儲能設(shè)備的高可用性和使用壽命。除作為備用電源提供電力保障外，儲能系統(tǒng)在數(shù)據(jù)中心中還可發(fā)揮三方面作用：一是替代柴油發(fā)電機組。由于柴油發(fā)電機組啟動時間較慢（往往需要幾分鐘），無法應對突發(fā)性電網(wǎng)斷電。用儲能鋰電池替代柴油發(fā)電機組備用回路，可提高供電穩(wěn)定性、減少碳排放。二是平滑新能源輸出。儲能系統(tǒng)可起到存儲電量的作用，在不降低數(shù)據(jù)中心性能的情況下，幫助其在空間維度上有效地調(diào)度新能源，從而提高新能源利用率。三是削峰填谷。數(shù)據(jù)中心運營商可利用儲能系統(tǒng)的選擇性在用電高峰放電，在用電低谷蓄能，再通過調(diào)度儲能電池參與電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻，實現(xiàn)峰谷價差套利或獲得電力市場輔助服務補貼，最終達到降低用電成本的目的。
國內(nèi)外對儲能系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心融合應用進行了一系列探索。歐美將儲能系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心融合應用的主要思想是通過改變儲能系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與管理方式，把數(shù)據(jù)中心儲能電池由應急供電設(shè)備（極少使用）轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃訁⑴c到功耗管理的能源緩存設(shè)備（頻繁使用），將數(shù)據(jù)中心的角色從簡單的電力消費者轉(zhuǎn)變?yōu)榭伸`活調(diào)用的電力產(chǎn)消者。例如，2013年，日立公司對比測試了鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池應用于數(shù)據(jù)中心的各類參數(shù)。研究結(jié)果顯示，綜合考慮安全性、循環(huán)使用壽命、充放電效率、響應速度等電池特性，磷酸鐵鋰電池是最為適合面向綠色數(shù)據(jù)中心的儲能系統(tǒng)。2022年，谷歌公司宣布，在比利時的StGhislain數(shù)據(jù)中心采用5.5MWh鋰離子電池系統(tǒng)替代同等裝機容量的柴油發(fā)電機，其中的2.75MWh用于優(yōu)化比利時電網(wǎng)的需求響應計劃，儲能系統(tǒng)與其他分布式能源實現(xiàn)整合。我國關(guān)于綠色數(shù)據(jù)中心的研究大多關(guān)注自身的內(nèi)部能量管理，將數(shù)據(jù)中心儲能系統(tǒng)作為一種靈活性資源的研究剛剛起步。例如，2021年，世紀互聯(lián)在佛山建成國內(nèi)首個將規(guī)模化儲能技術(shù)應用于數(shù)據(jù)中心的項目。儲能系統(tǒng)通過每天“兩充兩放”以提高數(shù)據(jù)中心自充自用的經(jīng)濟性。
二、儲能系統(tǒng)與數(shù)據(jù)中心融合應用面臨的挑戰(zhàn)
“磷酸鐵鋰儲能電池+數(shù)據(jù)中心”的安全性有待驗證。完備的安全方案是儲能型數(shù)據(jù)中心推廣應用的根基。儲能型數(shù)據(jù)中心對蓄電池的放電功率要求高、放電深度要求大，并且長期處于浮充狀態(tài)，對數(shù)據(jù)中心的供電安全（包括斷電和火災）造成極大挑戰(zhàn)。因為鋰電池故障導致數(shù)據(jù)中心失火事故時有發(fā)生。例如，2022年，韓國SK與IBM的共建數(shù)據(jù)中心因電氣設(shè)備室鋰電池起火，導致韓國國民社交軟件KaKao、門戶網(wǎng)站Naver大面積癱瘓，韓國互聯(lián)網(wǎng)因此蒙受巨大損失。
參與電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻的定價機制不健全，尚無清晰盈利模式。一方面，由于我國還處于電力市場發(fā)展探索階段，現(xiàn)有的電力輔助服務價格無法體現(xiàn)出數(shù)據(jù)中心響應速度快、可實時精準調(diào)節(jié)負荷的優(yōu)勢，當前電力交易市場中的性能指標設(shè)置不利于數(shù)據(jù)中心與其他主體競爭。另一方面，數(shù)據(jù)中心通過儲能系統(tǒng)參與電力輔助服務的全生命周期投資回報不清晰。因與電網(wǎng)互動頻繁調(diào)度導致電池加速衰減、更換鋰電池所產(chǎn)生的額外成本的核算研究較缺乏。
數(shù)據(jù)中心數(shù)字化管理水平有待提升。目前我國數(shù)據(jù)中心智能化功耗管理程度較低，根據(jù)負載的實時狀況，動態(tài)結(jié)合不同時間尺度和空間尺度的功耗管理技術(shù)較欠缺。數(shù)據(jù)中心并網(wǎng)技術(shù)復雜，通常會涉及多個不同系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制。
因此未來數(shù)據(jù)中心還需要能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)來實現(xiàn)整套系統(tǒng)的能量管理。在數(shù)據(jù)中心儲能系統(tǒng)與電網(wǎng)互動過程中，需要運用人工智能的應用與大數(shù)據(jù)分析協(xié)調(diào)多個系統(tǒng)。在進行削峰填谷時，還需具備較高的儲能資源調(diào)度預測能力和聚合能力。
三、幾點建議
加快數(shù)據(jù)中心數(shù)字化綠色化改造。加速推進磷酸鐵鋰電池在數(shù)據(jù)中心的全面應用。鼓勵將退役動力蓄電池梯次利用于數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域。充分考慮與電網(wǎng)互動場景下的可靠性要求、機房類型和環(huán)境條件等因素，引導運營商對儲能電池科學合理選型。加強數(shù)據(jù)中心智能裝置改造和動態(tài)節(jié)能等新技術(shù)的推廣應用，發(fā)展智能化能源管理系統(tǒng)，提高智能管控效率。
建立符合數(shù)據(jù)中心用電特性的電力交易市場機制與盈利模式?？偨Y(jié)試點項目成就、局限性。以提高運營商滿意度和參與度為目標，核算各方成本與效益，明確各利益相關(guān)方參與市場互動的角色，探索適用于電力系統(tǒng)調(diào)度的數(shù)據(jù)中心需求響應實施模式。推動出臺數(shù)字基礎(chǔ)設(shè)施儲能資源聚合參與電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、輔助服務的市場交易政策，進一步細化聚合商的責任、參與形式、參與門檻和補償標準。
構(gòu)建和儲能型數(shù)據(jù)中心相適應的安全標準與應急管理體系。堅持源頭管控，開展電池的本質(zhì)安全技術(shù)研發(fā)，提高儲能電池的本質(zhì)安全水平。組織專家研判儲能型數(shù)據(jù)中心發(fā)展新風險，系統(tǒng)分析安全風險防控、安全監(jiān)管管理和應急救援保障存在的短板，開展風險防控技術(shù)及裝備研發(fā)。厘清責任，強化安全監(jiān)管。加強儲能型數(shù)據(jù)中心規(guī)劃選址、設(shè)備選型、系統(tǒng)設(shè)計及運維、回收等多個環(huán)節(jié)的安全監(jiān)管。組織運維單位針對可能存在的電池熱失控、火災等緊急情況編制應急預案，與屬地消防救援機構(gòu)建立協(xié)同機制，定期開展演練。
