對??數(shù)據(jù)中心??而言，穩(wěn)定、持續(xù)的供電是其正常運行的基本條件。為保證電量供給，數(shù)據(jù)中心采取了多種舉措，其中，市電+柴發(fā)+UPS是大型數(shù)據(jù)中心中較為主流的方式，即通過電網(wǎng)供電與備用電源的結(jié)合進行持續(xù)供電。近年來，數(shù)據(jù)中心還在此方面不斷探索，如三路市電的應用，將變電站的第三路電源用于數(shù)據(jù)中心的備用電源。

新能源應用于數(shù)據(jù)中心面臨多重挑戰(zhàn)

伴隨產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴大，數(shù)據(jù)中心用電量在持續(xù)上升，具備巨大的消納潛力，能夠增強電網(wǎng)負荷側(cè)靈活互動能力，較好的滿足新能源發(fā)電面臨的消納問題，而新能源的使用又能夠推動數(shù)據(jù)中心節(jié)能減碳，從這一角度看，新能源發(fā)電與數(shù)據(jù)中心可謂天生契合。

不過，新能源發(fā)電想要在數(shù)據(jù)中心上完成消納卻并不是一件易事。

【資料圖】

風能、太陽能分布較廣且總量巨大，但受地域、天氣等自然環(huán)境影響較大，隨機性和波動性等特點比較明顯，電力輸出不穩(wěn)定，且能量密度低，轉(zhuǎn)化效率較差，這與數(shù)據(jù)中心穩(wěn)定供電的要求相悖。

氫能方面，其能源能效高，供電穩(wěn)定，但在技術、安全、運輸?shù)确矫嬗兄叩囊髽藴?，其發(fā)展還受到技術成熟度、經(jīng)濟性等多重因素影響，在高度重視安全性的數(shù)據(jù)中心，廣泛應用還欠缺相應的條件。

同時，數(shù)據(jù)中心運行用電耗能巨大，目前新能源供電量較難滿足其需求，供需雙方處于不平衡的狀態(tài)，想要擴大消納，還需要圍繞數(shù)據(jù)中心，以其現(xiàn)有條件擴大新能源發(fā)電量，利用相關技術和解決方案提升供電效率，減少資源浪費。

由此可見，新能源發(fā)電在數(shù)據(jù)中心上應用存在一定挑戰(zhàn)，但隨著“雙碳”目標臨近，“東數(shù)西算”工程全面啟動，降低碳排放已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心亟待解決的問題，提升新能源使用比例不再是一個備選，而是要著重發(fā)展的必選。

如何優(yōu)化新能源利用

數(shù)據(jù)中心需要的電能供給是持續(xù)、穩(wěn)定的，因此，想要提高新能源使用，需要結(jié)合多種手段提升發(fā)電量，并推動新能源成為應急電源與常用電源。結(jié)合現(xiàn)有實踐與探索，主要包括以下方式：

發(fā)電量方面，加強分布式光伏建設

數(shù)據(jù)中心涉及大量土建，尤其近年來，大型數(shù)據(jù)中心興起，產(chǎn)業(yè)園建設不斷增多，數(shù)據(jù)中心建筑面積動輒數(shù)萬平方米，這為分布式光伏設備的鋪設提供了基本條件。而分布式光伏具備就近建設、就近供電，成本較低的特點，通過大量的建設，能夠較大幅度提升新能源的供電量。

目前，數(shù)據(jù)中心在此方面也展開諸多實踐，并在發(fā)電量、耐用性等方面均取得了相當?shù)某晒?。以中國電信安徽智算中心為例，該智算中心在機樓樓頂建設面積鋪設了1000余平方米光伏晶板，裝機容量為185KW，年發(fā)電量可達到19萬度。設計使用年限也長達25年。

中國電信安徽智算中心（圖片來源于中國電信安徽公眾號）

不過也應注意，數(shù)據(jù)中心是一個整體，任何環(huán)節(jié)的變動都會對建設、運行產(chǎn)生影響。分布式光伏的部署必然對建筑承重、線路等有所要求，數(shù)據(jù)中心在布置分布式光伏時，尤其是在節(jié)能改造過程中，要成分結(jié)合自身實際，通過運用BIPV（建筑光伏一體化）等技術來提升光伏能效。

應急電源方面，利用儲能提高新能源供電穩(wěn)定性

數(shù)據(jù)中心為保證供電的穩(wěn)定，會采用電網(wǎng)結(jié)合應急電源的方式。其中，應急電源中，柴發(fā)應用范圍最廣。柴發(fā)在日常維護、使用時均會產(chǎn)生較多碳排放，是數(shù)據(jù)中心進行降碳的重要部分。如何開發(fā)新能源，使之能夠作為穩(wěn)定的應急電源也成為數(shù)據(jù)中心熱門課題。想要做到這一點，便必須利用儲能。（數(shù)據(jù)中心儲能包括儲電、蓄冷等，本文儲能特指電能存儲）

這也符合應急電源的性質(zhì)，應急電源在絕大部分時間處于靜止狀態(tài)，儲能設施能夠利用此時間來進行風、光新能源充能。

具體來看，儲能的有效布置涉及到多個方面，包括相關設備的優(yōu)化，如鋰電池的研發(fā)；儲能方式的革新，如飛輪儲能等儲能方式的應用；設計建設的創(chuàng)新發(fā)展，儲能設備是數(shù)據(jù)中心的一部分，其建設將影響整個布局，如何減小體積，增強與不同數(shù)據(jù)中心適用性均需要進行思考；儲能系統(tǒng)在技術成熟度、成本上的保證，設置應急電源最基本的需要便是保證數(shù)據(jù)中心的平穩(wěn)運行，這就要求儲能技術不僅僅是先進，更重要的是成熟，且成本上符合商業(yè)效益要求，具備實施的條件。

值得一提的是，經(jīng)過多項實驗與測試，氫能燃料電池已經(jīng)證實了其作為數(shù)據(jù)中心備用電源的可行性與可操作性。微軟在此前表示已經(jīng)成功部署了一套3兆瓦的氫燃料電池系統(tǒng)，經(jīng)過測試，這套系統(tǒng)可以在斷電長達數(shù)小時的條件下，支撐其數(shù)據(jù)中心正常運行。

常用電源方面，探索微電網(wǎng)提升新能源使用比率

“雙碳”目標下，數(shù)據(jù)中心必須持續(xù)提升“減碳”能力，直至實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心“??碳中和??”，即零碳。想要達成“零碳”，就必須減少數(shù)據(jù)中心主要用電部分——日常運行中的碳排放。對新能源的利用也應放在此方面，將其從照明能源、應急電源升級成常用能源，通過與電網(wǎng)并網(wǎng)運行，長時間為數(shù)據(jù)中心運行提供穩(wěn)定供電。目前來看，微電網(wǎng)是實現(xiàn)這一目標過程中不可或缺的一部分。

微電網(wǎng)示意圖（圖片來源于電纜網(wǎng)）

微電網(wǎng)是指由分布式電源、儲能裝置、能量轉(zhuǎn)換裝置、負荷、監(jiān)控和保護裝置等組成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，既可與大電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運行，也能在電網(wǎng)故障或需要時與主網(wǎng)斷開單獨運行。其提出是為了實現(xiàn)分布式電源的靈活、高效應用，解決數(shù)量龐大、形式多樣的分布式電源并網(wǎng)問題。完整的微電網(wǎng)解決方案可對各種現(xiàn)場分布式發(fā)電資產(chǎn)進行智能協(xié)調(diào)，進而優(yōu)化用電成本和提高電力穩(wěn)定性，同時能夠最大限度地利用可再生能源，實現(xiàn)降低碳排放目標。

在應用于數(shù)據(jù)中心時，理論上來講，微電網(wǎng)能夠整合冷熱電聯(lián)產(chǎn)、新能源、燃料電池和儲能，具備孤網(wǎng)運行能力，在電網(wǎng)發(fā)生故障時，能夠保證供電安全；同時，更具備日常輸送電能的能力，在與市電電源并網(wǎng)運行的情況下，為數(shù)據(jù)中心供電，最大化的消納新能源。換句話說，通過微電網(wǎng)，新能源能夠持續(xù)、穩(wěn)定為數(shù)據(jù)中心運行供電。

當然，數(shù)據(jù)中心中的微電網(wǎng)想要實現(xiàn)以上所說，需要基于三個基本條件：

一，匹配的智能化能力，應用于數(shù)據(jù)中心的微電網(wǎng)需要連接電網(wǎng)及多個設備，且能夠精細化運行，可以精準把控電力需求情況，對儲能側(cè)、發(fā)電側(cè)等實現(xiàn)有效調(diào)度，以減少資源浪費，實現(xiàn)新能源充分利用，而想要做到這一點，則依賴于高智能化，只有通過智能化手段，才能實現(xiàn)精準協(xié)調(diào)；

二，更低的應用成本，這主要是通過技術攻關來實現(xiàn)。目前，在此方面微電網(wǎng)已取得較多創(chuàng)新，以在設備及線路異常信息方面的研究突破為例，其可有效減少設備故障率，提升供電可靠性與電能質(zhì)量，加強消納能力，降低設施投資成本；

三，充足的新能源發(fā)電量及更加完善的儲能系統(tǒng)，數(shù)據(jù)中心運行需要大量的電力，以單機柜6KW，機柜數(shù)3000架的數(shù)據(jù)中心為例，其每小時耗電將達到1.8萬度，想要完全支撐起其運行，需要大規(guī)模布置新能源發(fā)電設備，將多種新能源方式與儲能進行結(jié)合，其中也包括氫能等高效能能源的利用，目前，在這一點上數(shù)據(jù)中心還處于初期階段。

以此來看，微電網(wǎng)的應用能夠推動新能源成為數(shù)據(jù)中心常用能源，但想要真正實現(xiàn)還任重而道遠，需要在多方面逐步進行優(yōu)化升級。

數(shù)據(jù)中心也正在開展實踐，邁出探索步伐，如張北??云計算基地???綠色數(shù)據(jù)中心新能源微電網(wǎng)示范項目110千伏升壓站綜合樓主體工程，規(guī)劃在張北??云計算??產(chǎn)業(yè)基地構(gòu)建由2個微電網(wǎng)組成的群，每個微電網(wǎng)內(nèi)包括電源、配網(wǎng)、負荷三部分，升壓站為這三部分共用，光伏、風電、儲能發(fā)的電都經(jīng)升壓站主變后送出。

穩(wěn)定的供電是數(shù)據(jù)中心正常運行的基礎，是其持續(xù)賦能數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展的關鍵條件，但高耗電也成為數(shù)據(jù)中心碳排放不斷增加的原因。在綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展趨勢下，數(shù)據(jù)中心未來的電力來源必然是以新能源為基礎。這離不開電網(wǎng)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，新能源供電整體的提升，同樣也需要數(shù)據(jù)中心也自身為基礎，不斷提升新能源的利用比率。而伴隨著分布式新能源發(fā)電的發(fā)展，儲能的優(yōu)化，微電網(wǎng)的進步，新能源將逐步成為數(shù)據(jù)中心的常用能源，為整個數(shù)據(jù)中心提供穩(wěn)定供電。并且伴隨相關解決方案實踐的逐步深化，數(shù)據(jù)中心也有望參與到電力市場中，配合電網(wǎng)調(diào)峰向電網(wǎng)送電，從耗能大戶成為新能源電力的市場供給方。

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