互聯(lián)網(wǎng)+已經(jīng)成為各行業(yè)規(guī)劃目標(biāo)，互聯(lián)網(wǎng)的重要組成部分——數(shù)據(jù)中心也在如火如荼建設(shè)中。降低能耗以及減少碳排放的責(zé)任下，目前眾多知名數(shù)據(jù)中心開始追求100%可再生能源供電目標(biāo)，儲(chǔ)能系統(tǒng)走進(jìn)數(shù)據(jù)中心將成為一種大趨勢(shì)。

在能源轉(zhuǎn)型大背景下，控制傳統(tǒng)能源和發(fā)展清潔能源成為“開源節(jié)流”主要手段。作為互聯(lián)網(wǎng)的大腦數(shù)據(jù)中心必須保證用電的安全性和連續(xù)性，以保證互聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)正常工作，而且數(shù)據(jù)中心還具有用電設(shè)備架設(shè)集中持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)等特點(diǎn)，需要空調(diào)輔助控制溫度保障平穩(wěn)運(yùn)行，這就導(dǎo)致數(shù)據(jù)中心成為能耗超高的領(lǐng)域，用電量達(dá)全球的3%，據(jù)統(tǒng)計(jì)中國(guó)數(shù)據(jù)中心的電費(fèi)占了數(shù)據(jù)中心運(yùn)維總成本的60%-70%。而在互聯(lián)網(wǎng)+、云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)等新興領(lǐng)域蓬勃發(fā)展及帶動(dòng)下，數(shù)據(jù)中心數(shù)量還將呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。綠色節(jié)能降低能耗已經(jīng)成為數(shù)據(jù)中心行業(yè)發(fā)展方向。

2010年開始我國(guó)頒布了一些政策，鼓勵(lì)對(duì)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行綠色節(jié)能改造、提高數(shù)據(jù)中心能耗及能效水平。北京、上海陸續(xù)出臺(tái)關(guān)于數(shù)據(jù)中心能耗的限制政策，新建能耗水平限制PUE值從1.5到1.4，再到最近的1.3。2018年9月河南省政府也曾發(fā)布《關(guān)于印發(fā)河南省促進(jìn)大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展若干政策的通知》，以減半用電價(jià)格的優(yōu)惠政策支持在河南省建設(shè)綠色數(shù)據(jù)中心。

PUE(PowerUsageEffectiveness，電源使用效率)：國(guó)際通用的數(shù)據(jù)中心電力使用效率的衡量指標(biāo)，指數(shù)據(jù)中心消耗的所有能源與IT負(fù)載消耗的能源之比。PUE值越接近于1，表示其綠色化程度越高。

有數(shù)據(jù)分析發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)中心能耗分布在IT設(shè)備、空調(diào)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)等，其中在IT設(shè)備能耗和空調(diào)系統(tǒng)能耗占比超80%，即數(shù)據(jù)中心大部分成本都消耗在IT設(shè)備及空調(diào)系統(tǒng)運(yùn)行，綠色節(jié)能主要從這兩方面展開。

從用電能耗角度來看，儲(chǔ)能系統(tǒng)剛剛好有用武之地。若在數(shù)據(jù)中心適當(dāng)配置儲(chǔ)能系統(tǒng)，一方面作為備用電源提供電力保障，同時(shí)還可以充分發(fā)揮削峰填谷作用協(xié)助節(jié)省電費(fèi)、降低能耗，實(shí)為一舉多得。日前，維諦技術(shù)分析預(yù)測(cè)認(rèn)為，2019年儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)入數(shù)據(jù)中心將成為全球發(fā)展趨勢(shì)，新興的鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以與UPS系統(tǒng)結(jié)合，共同通過電力儲(chǔ)能還可以幫助數(shù)據(jù)中心進(jìn)行節(jié)能管理，而且儲(chǔ)能設(shè)備還可以與電網(wǎng)進(jìn)行友好互動(dòng)、通過電力需求響應(yīng)完成削峰填谷電力負(fù)荷管理，為數(shù)據(jù)中心創(chuàng)造收益。

新能源消納儲(chǔ)能是利器

近幾年數(shù)據(jù)中心采用清潔能源的比例正逐步上升，蘋果、微軟、谷歌等眾多互聯(lián)網(wǎng)名企紛紛宣布將轉(zhuǎn)變數(shù)據(jù)中心供電方式，打造100%可再生能源數(shù)據(jù)中心。蘋果于率先完成100%可再生能源數(shù)據(jù)中心目標(biāo)，谷歌也于2017年完成綠色數(shù)據(jù)中心建設(shè)，此外Facebook、微軟、亞馬遜等也在增加各自數(shù)據(jù)中心清潔能源份額，目前可再生能源約占一半。國(guó)內(nèi)阿里巴巴也已經(jīng)開始探索鋰電池儲(chǔ)能方式為數(shù)據(jù)中心提供節(jié)能服務(wù)。

因數(shù)據(jù)中心用負(fù)荷超高，僅僅依靠采用太陽能或風(fēng)能等可再生能源自發(fā)自用是不現(xiàn)實(shí)的。據(jù)推算數(shù)據(jù)中心若要完全使用太陽能發(fā)電提供電力，所需的光伏板面積相當(dāng)于近百倍的數(shù)據(jù)中心面積。而且光伏風(fēng)電等可再生能源還具有不連續(xù)性的特點(diǎn)，部分時(shí)段還會(huì)有棄光棄風(fēng)等現(xiàn)象。不過隨著鋰電池等儲(chǔ)能技術(shù)成本下降，光伏+儲(chǔ)能系統(tǒng)供電可能會(huì)成為數(shù)據(jù)中心的新型解決方案。

可再生能源數(shù)據(jù)中心典型應(yīng)用范例

1.微軟“海底撈”數(shù)據(jù)中心

2018年6月，微軟「北方群島」(NorthernIsles)大型數(shù)據(jù)中心沉入蘇格蘭奧克尼群島還下，微軟海底數(shù)據(jù)中心利用海水的流動(dòng)，以潮汐渦輪機(jī)完成潮汐能轉(zhuǎn)換發(fā)電，同時(shí)海底環(huán)境直接可以完成熱能交換充當(dāng)空調(diào)系統(tǒng)，同時(shí)海岸上還采用風(fēng)機(jī)和太陽能電池板為當(dāng)?shù)鼐用裉峁╇娏Α?jù)微軟介紹該數(shù)據(jù)中心的可再生能源發(fā)電已經(jīng)達(dá)到自給自足，但是也有人質(zhì)疑這種建設(shè)方式是否會(huì)影響海洋環(huán)境。

2.蘋果的100%可再生能源數(shù)據(jù)中心

蘋果公司在多地均有建設(shè)可再生能源數(shù)據(jù)中心，2017年蘋果與貴州大數(shù)據(jù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展有限公司合作在貴州貴安新區(qū)建設(shè)100%可再生能源數(shù)據(jù)中心，這也是中國(guó)首個(gè)100%可再生能源數(shù)據(jù)中心。據(jù)了解，國(guó)外蘋果公司數(shù)據(jù)中心100％采用可再生能源的目標(biāo)主要通過通過光伏發(fā)電、水力發(fā)電、生物質(zhì)發(fā)電以及燃料電池等系統(tǒng)產(chǎn)生電能并輸送到電網(wǎng)，而后再通過電力批發(fā)市場(chǎng)協(xié)議購買電力。

3.谷歌新數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)百分之百可再生能源

2019年1月16日，谷歌表示將在美國(guó)田納西州YumYum和阿拉巴馬州好萊塢建設(shè)新的數(shù)據(jù)中心，而日前表示將從當(dāng)?shù)財(cái)?shù)家新建的太陽能發(fā)電廠購買電能，以實(shí)現(xiàn)該數(shù)據(jù)中心從建成第一天起就可實(shí)現(xiàn)100%可再生能源供電。根據(jù)谷歌2018年10月發(fā)表的報(bào)告顯示，它在芬蘭、荷蘭、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)、美國(guó)北卡羅來納州、愛荷華州的數(shù)據(jù)中心都將達(dá)成零碳排放的目標(biāo)。2019年1月23日，外媒報(bào)道谷歌為中國(guó)臺(tái)灣的數(shù)據(jù)中心簽訂了一個(gè)長(zhǎng)期太陽能協(xié)議，以打造100%可再生能源的數(shù)據(jù)中心。這也意味著亞洲成為了繼北美洲、南美洲、歐洲之后，谷歌部署太陽能和風(fēng)能項(xiàng)目又一落點(diǎn)。

4.日本京瓷結(jié)合蓄電池系統(tǒng)與AI技術(shù)建設(shè)可再生能源供電數(shù)據(jù)中心

據(jù)報(bào)道，日本京瓷將于2019年4月在北海道石狩市建設(shè)日本首個(gè)完全通過可再生能源供電的數(shù)據(jù)中心。該數(shù)據(jù)中心將采用光伏、風(fēng)力和生物質(zhì)能以及儲(chǔ)冷、蓄電池等提供電力，并采用人工智能系統(tǒng)預(yù)測(cè)用電量、完成高效發(fā)電。此外京瓷還將對(duì)外銷售其人工智能與蓄電池結(jié)合的系統(tǒng)。

5.阿里巴巴分布式儲(chǔ)能技術(shù)打造100%可再生能源耗數(shù)據(jù)中心

與國(guó)外類似的，阿里巴巴數(shù)據(jù)中心也在尋找降低能耗的途徑，首先從選址就參考了周邊可再生能源資源，如千島湖數(shù)據(jù)中心利用水冷降溫，而張家口數(shù)據(jù)中心利用張北地區(qū)豐富的風(fēng)能和太陽能。且張家口的阿里云數(shù)據(jù)中心據(jù)報(bào)道采用了自研分布式儲(chǔ)能技術(shù)和國(guó)際領(lǐng)先的能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)現(xiàn)最大程度的新能源供電、按需供電，最終可完成100%可再生能源供電。此外，萬克新能源和南都電源都有參與阿里巴巴數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能系統(tǒng)供應(yīng)。

主要儲(chǔ)能技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用前景

1.鉛炭電池

目前在大多數(shù)數(shù)據(jù)中心設(shè)施中，鉛酸電池、鉛炭電池仍然是UPS電源常用的儲(chǔ)能設(shè)備。從循環(huán)壽命、設(shè)備成本角度來說，鉛炭電池顯然是比較保守的第一選擇。

2.鋰離子電池

隨著鋰離子電池技術(shù)不斷突破、生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大，鋰離子電池的成本不斷下降，目前新建的如百度數(shù)據(jù)中心等已經(jīng)采用鋰離子電池作為備用電源，而阿里巴巴等已經(jīng)開始購置儲(chǔ)能設(shè)備，在作為備用電源之外，還可發(fā)揮削峰填谷、電力需求響應(yīng)等進(jìn)行電費(fèi)管理、增加收益。

3.全釩液流電池

全釩液流電池是新型儲(chǔ)能電源，具有能量效率高、充放電性能好、循環(huán)壽命長(zhǎng)、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。據(jù)北極星儲(chǔ)能網(wǎng)了解，中國(guó)移動(dòng)襄陽云計(jì)算中心與襄陽大力電工已在共同探討全釩液流電池在數(shù)據(jù)中心應(yīng)用，以推動(dòng)數(shù)據(jù)中心的節(jié)能減排。

4.燃料電池

燃料電池是目前公認(rèn)能量轉(zhuǎn)換更高的供能方式，與目前應(yīng)用廣泛的鋰離子電池相比更具優(yōu)勢(shì)，但是目前燃料電池成本過高，仍然難以得到廣泛推廣應(yīng)用。不過目前在美國(guó)銀行、可口可樂、沃爾瑪、eBay以及谷歌、蘋果等公司，都有在數(shù)據(jù)中心采用布魯姆能源的燃料電池供電。目前很多企業(yè)都參與到燃料電池技術(shù)研發(fā)浪潮中，若成本能得到進(jìn)一步改善，燃料電池在備用電源供應(yīng)方面也有廣泛應(yīng)用前景。

5.飛輪儲(chǔ)能

除了以上電化學(xué)儲(chǔ)能方式，機(jī)械儲(chǔ)能也具有較好的應(yīng)用前景，飛輪儲(chǔ)能就以無污染、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)受到部分人的關(guān)注。日前國(guó)機(jī)重裝成功研制國(guó)內(nèi)首臺(tái)“100kW飛輪儲(chǔ)能裝置”，據(jù)負(fù)責(zé)人介紹該裝置可應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心，在電力發(fā)生異常時(shí)飛輪儲(chǔ)能裝置將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，為UPS供電保障數(shù)據(jù)中心正常運(yùn)轉(zhuǎn)。