日前，國家能源局在京召開例行新聞發(fā)布會。國家能源局能源節(jié)約和科技裝備司副司長劉亞芳介紹，截至2022年底，全國已投運新型儲能項目裝機規(guī)模達870萬千瓦，平均儲能時長約2.1小時，比2021年底增長110%以上。
儲能的發(fā)展可謂高歌猛進，這將影響到各行業(yè)的用電情況，對于依靠電能進行不間斷運行的數(shù)據(jù)中心而言尤其如此。并且，儲能與數(shù)據(jù)中心節(jié)能減碳關(guān)系越發(fā)密切，如何發(fā)展儲能也成為數(shù)據(jù)中心重點關(guān)注話題。
（根據(jù)能量存儲形式的不同，廣義儲能包括電儲能、熱儲能和氫儲能等。數(shù)據(jù)中心中供電是其正常運行的基礎(chǔ)，因此，在儲能方面，行業(yè)的關(guān)注集中于電儲能，本文討論的儲能也特指電存儲。）
數(shù)據(jù)中心為什么需要儲能
對于數(shù)據(jù)中心而言，在當前階段，變革能源供電形式的主要目的是穩(wěn)定用電，并以此來進行節(jié)能減碳、削峰填谷，而儲能在這些層面均能夠發(fā)揮效用。
穩(wěn)定用電上，數(shù)據(jù)中心用電可以分為應(yīng)急電源與常用電源，在理論上，儲能在這兩方面均能夠起到穩(wěn)定發(fā)電的作用。一是儲能可以替代柴發(fā)進行應(yīng)急，作為數(shù)據(jù)中心的備用電源，能夠在市電斷電時，提供穩(wěn)定的供電；二是儲能能夠成為數(shù)據(jù)中心的一路主供電源，通過并網(wǎng)為數(shù)據(jù)中心提供高安全性的日常供電。
節(jié)能減碳上，數(shù)據(jù)中心需要提升新能源的利用率，但太陽能、風能等常用新能源受自然因素影響大，供電并不穩(wěn)定，不符合數(shù)據(jù)中心的用電需求。通過儲能則可以解決這一問題，提升新能源供電的穩(wěn)定性，最終，通過利用新能源供電達到減少碳排放的目的。換句話說，儲能通過存儲新能源為數(shù)據(jù)中心碳排放的降低提供了條件。
削峰填谷上，儲能的形式?jīng)Q定了其可以選擇性的在用電高峰放電，在用電低谷進行蓄能，具備調(diào)節(jié)作用，能夠參與到電力市場調(diào)峰、輔助調(diào)頻等行為中，讓數(shù)據(jù)中心從中獲益。
基于此，理想化的儲能可以通過存儲的形式，為數(shù)據(jù)中心提供穩(wěn)定新能源供電，并能夠?qū)⒅糜趹?yīng)用或日常供電中，達到節(jié)能減碳、削峰填谷的目的。
值得一提的是，數(shù)據(jù)中心與儲能的結(jié)合已經(jīng)受到各個地方的重視，多個地方出臺相關(guān)政策推動其發(fā)展。如去年10月，山東省工信廳發(fā)布了《關(guān)于深化改革創(chuàng)新促進數(shù)字經(jīng)濟高質(zhì)量發(fā)展的若干措施》，文件提出，啟動“風光儲能+大數(shù)據(jù)中心”建設(shè)，數(shù)據(jù)中心可再生能源使用比例提高10個百分點、達到25%以上。
同樣是去年10月，深圳市發(fā)改委發(fā)布公開征求《深圳市關(guān)于促進綠色低碳產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的若干措施（征求意見稿）》意見的通告，文件指出，因地制宜布局儲能設(shè)施。鼓勵數(shù)據(jù)中心、5G基站、充電設(shè)施、工業(yè)園區(qū)等結(jié)合電網(wǎng)需求布局儲能系統(tǒng)，對已并網(wǎng)投運且裝機規(guī)模1兆瓦以上的電化學(xué)儲能項目，按照實際放電量給予高0.2元/千瓦時的支持，每個項目支持期限3年，資助總額高300萬元。
圖：部分數(shù)據(jù)中心與儲能結(jié)合發(fā)展政策整理
由此可見，數(shù)據(jù)中心與儲能結(jié)合發(fā)展既有政策加持，也有行業(yè)需求，已經(jīng)具備進一步發(fā)展的先行條件。
儲能面臨哪些挑戰(zhàn)
數(shù)據(jù)中心與儲能充分結(jié)合發(fā)展是大勢所趨，但從目前的情況來看，儲能依舊處于相對早期的階段，與應(yīng)用的理想狀態(tài)還有一定差距，究其原因，主要是以下兩點。
1、龐大的能源存儲需求
數(shù)據(jù)中心是高耗能產(chǎn)業(yè)，其運行需要的用電量十分龐大。以機柜數(shù)1000，單機柜2.5kW h的A級數(shù)據(jù)中心為例，其運營期間用電量可達到2500kW h。而對于備用電源的要求的負荷量還遠不止于此，據(jù)《GB 50174-2017數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》，A級數(shù)據(jù)中心柴發(fā)燃料存儲量宜滿足12h用油，也就是說，如果想要儲能取代柴發(fā)，成為此座數(shù)據(jù)中心的備用電源，至少需要3萬kW h（即30WM h）電能儲備。想要作為常用電源，需要的電量無疑更為龐大。
就數(shù)據(jù)中心自身而言，在當前階段，進行如此巨大的新能源電能存儲可謂挑戰(zhàn)重重。
首先，數(shù)據(jù)中心通過新能源獲取如此級別的電量本身便有較大難度。如分布式光伏雖然在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用較為廣泛，技術(shù)也相對成熟，但其發(fā)電量存在上限，想要支撐數(shù)據(jù)中心運行還需進一步的突破；再比如氫能，其供能雖然更為高效，但利用難度大，技術(shù)要求高，在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用上還處于實驗性階段，未達到大規(guī)模推廣的條件。
其次，儲能容量方面，數(shù)據(jù)中心備用電源的電量需求已經(jīng)達到兆瓦級（MW），考慮到冗余配置的問題，在實際中對容量的要求可能會更高。但數(shù)據(jù)中心上的存儲能力還相對較低，以廣泛應(yīng)用的電化學(xué)儲能為例，其大多數(shù)產(chǎn)品的容量多數(shù)僅能應(yīng)用于UPS，根據(jù)《GB 50174-2017數(shù)據(jù)中心設(shè)計規(guī)范》，A級數(shù)據(jù)中心中，當柴發(fā)作為備用電源時，不間斷電源系統(tǒng)電池最少備用時間為15 min，依舊以機柜數(shù)1000，單機柜2.5kW h的A級數(shù)據(jù)中心為例，其存儲量約為625kW h，遠達不到兆瓦級別的容量要求。
再次，在建設(shè)上，儲能設(shè)備是數(shù)據(jù)中心供配電的一部分，且占據(jù)空間較大，其建設(shè)必然會影響整個數(shù)據(jù)中心的規(guī)劃布局，同時，并網(wǎng)過程流程復(fù)雜，會涉及多個不同系統(tǒng)的協(xié)調(diào)、兼容等。
此外，成本方面，雖然理論上可以進行削峰填谷，但投入成本也較高，這既包括采購、建設(shè)成本，也包含儲能系統(tǒng)的運維成本。數(shù)據(jù)中心運行周期可長達20—30年，增加或者改進儲能系統(tǒng)均需要進行長期管理，乃至需要培養(yǎng)專業(yè)的技術(shù)人員進行運營維護，既增加運維難度，也增加了運維成本。
2、應(yīng)用安全問題
數(shù)據(jù)中心要綠色低碳發(fā)展，更要安全穩(wěn)定，這就要求各個環(huán)節(jié)所運用的技術(shù)必須是成熟的，對于相關(guān)隱患也要有多種應(yīng)對方案，但儲能目前存在著一定的安全隱患。
以當前已經(jīng)應(yīng)用較多的鋰電池為例，其體積小、重量輕、使用壽命長，行業(yè)對其前景普遍看好，但即便如此，其應(yīng)用進程卻沒有如預(yù)期一樣，一個重要原因就是可能存在的安全問題。甚至可以說，近年來鋰電池安全事故頻發(fā)。
以電動車為例，因為鋰電池故障導(dǎo)致失火爆炸的新聞可謂屢見不鮮，鋰電池已經(jīng)被貼上不安全的標簽。并且，鋰電池在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用還需要配套的電池管理系統(tǒng)籌，通過長期實踐來防止熱失控等，有著不低的應(yīng)用難度，這也造成了應(yīng)用鋰電池的疑慮。相對的，鉛酸電池在安全性的表現(xiàn)上更加穩(wěn)定，應(yīng)用方案也較為簡便，這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心依舊偏愛鉛酸電池。
同時，儲能系統(tǒng)的搭建也不僅僅是鋰電池，還涉及到相關(guān)儲能設(shè)備的建設(shè)、氫能的探索、充足能源的輸出乃至微電網(wǎng)的構(gòu)建等，均需要更加完備的安全方案。沒有安全，在數(shù)據(jù)中心上，儲能也就沒有應(yīng)用的根基。
儲能發(fā)展的可行性探索方向
數(shù)據(jù)中心是與數(shù)字化息息相關(guān)的新型基礎(chǔ)設(shè)施，安全性、穩(wěn)定性是基本要求，同時市場環(huán)境下，數(shù)據(jù)中心的建設(shè)運維也需要符合企業(yè)效益。儲能作為數(shù)據(jù)中心節(jié)能降碳的必要一環(huán)，在發(fā)展過程中也需要符合這些條件，同時結(jié)合儲能現(xiàn)有特征與不足進行發(fā)展，即儲能需要穩(wěn)定新能源供給，并且要在安全基礎(chǔ)上降低儲能成本，提高存儲容量，增強儲能的供電能力。
根據(jù)現(xiàn)有實踐與探索，滿足以上條件的發(fā)展方向有兩個：一是進一步提升數(shù)據(jù)中心自身儲能能力；一是數(shù)據(jù)中心通過與發(fā)電站、儲能站等進行多站融合的模式來提高新能源利用的穩(wěn)定性、安全性。
增強數(shù)據(jù)中心自身儲能能力方面，目前具有實際意義集中表現(xiàn)為儲能容量方面的突破。如世紀互聯(lián)和清華大學(xué)能源互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新研究院合作的“SPEAR”創(chuàng)新示范工程，其儲能容量達2MWh，輸出功率達1MW；微軟在去年6月啟動的燃料電池項目，其運行功率達到了3MW，已經(jīng)能夠滿足部分數(shù)據(jù)中心的備用電源需求。
這表明通過技術(shù)的發(fā)展，數(shù)據(jù)中心儲能容量能夠?qū)崿F(xiàn)質(zhì)的提升，具備替代柴發(fā)的可能，不過相關(guān)項目也具備明顯的實驗性質(zhì)，想要進行推廣和應(yīng)用還需進一步增強安全性與穩(wěn)定性，并且在成本上也要符合市場需要。
多站融合方面，其具備資源集約、系統(tǒng)融合及功能互補的特征，通過此，數(shù)據(jù)中心能夠有效解決自身的“短板”問題，如其中的發(fā)電站與大型儲能站，能夠保證新能源充足、安全與穩(wěn)定，數(shù)據(jù)中心與之充分結(jié)合后，便能夠解決其在大規(guī)模新能源獲取與儲存容量方面遇到的困難，滿足數(shù)據(jù)中心對于新能源供電的要求，最終實現(xiàn)綠電生產(chǎn)、平抑峰谷、降低排放等多重目標。
值得注意的是，在多站融合的過程中，人工智能的應(yīng)用與大數(shù)據(jù)分析是極為重要的一點，這是因為多站融合涉及多個系統(tǒng)的協(xié)調(diào)，在進行削峰填谷時，還必須具備較高的儲能資源調(diào)度預(yù)測能力和聚合能力，均需要人工智能與數(shù)據(jù)分析的支撐。
目前，多地對多站融合也多有實踐，如2021年12月建成的全球首套百兆瓦先進壓縮空氣儲能國家示范項目，其建設(shè)規(guī)模為100兆瓦/400兆瓦時，可配合風電、光伏、區(qū)域電網(wǎng)、云計算中心等聯(lián)合運行，能夠較好的滿足數(shù)據(jù)中心的用電需求。
去年6月開啟EPC招標的山西天鎮(zhèn)源網(wǎng)荷共享儲能電站項目，其建設(shè)的目的便是解決新能源發(fā)電直供數(shù)據(jù)中心的波動性、隨機性、間歇性問題，能夠提升數(shù)據(jù)中心綠電使用比例，促進大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)低碳發(fā)展。
更多的儲能站項目也在規(guī)劃建設(shè)中，據(jù)媒體不完全統(tǒng)計，僅去年12月一個月份，便有約28個新型儲能項目完成并網(wǎng)交付，其中更是包括了多個百兆瓦級容量的獨立共享儲能電站并網(wǎng)。相關(guān)政策也在增多，據(jù)資料，2021年以來，山東、湖南、浙江、內(nèi)蒙等多個省份陸續(xù)出臺了儲能建設(shè)指導(dǎo)意見，鼓勵投資建設(shè)共享（獨立）儲能電站，采用政策傾斜的方式激勵配套建設(shè)或共享模式落實新型儲能的新能源發(fā)電項目，為數(shù)據(jù)中心進行多站融合打下了基石。
此外，關(guān)于儲能的研討在不斷增多，如2023年2月27日 - 28日，在北京國家會議中心舉行的第十七屆中國IDC產(chǎn)業(yè)年度大典中，（點擊鏈接了解詳情：http://news.idcquan.com/news/198445.shtml）多位嘉賓將就能源的利用，光儲直流供電系統(tǒng)等進行分享與討論，通過交流溝通，有助于儲能技術(shù)的發(fā)展，能夠推動儲能在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用?！?strong>報名通道已開啟，打開鏈接：http://idcc.idcquan.com/，點擊注冊參會，即可報名。】
綜合來看，儲能能夠推動數(shù)據(jù)中心的供電穩(wěn)定，可以幫助數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)節(jié)能減碳與削峰填谷。而想要做到理想化的儲能，需要新能源的穩(wěn)定持續(xù)供給、需要具備充足的儲能容量、需要更加低廉的成本、需要更加安全的供電，通過相關(guān)技術(shù)的交流與學(xué)習(xí)，將促使數(shù)據(jù)中心在存儲容量、多站融合及相關(guān)技術(shù)上的探索。而在政策與行業(yè)需求的共同推動下，相信儲能將迎來更進一步的發(fā)展。
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