文 | 國際能源網(wǎng)團(tuán)隊(duì)
近日，國家發(fā)展改革委、中央網(wǎng)信辦、工業(yè)和信息化部、國家能源局日前聯(lián)合印發(fā)通知，同意在京津冀、長三角、粵港澳大灣區(qū)、成渝、內(nèi)蒙古、貴州、甘肅、寧夏等8個(gè)地方啟動(dòng)建設(shè)國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了10個(gè)國家數(shù)據(jù)中心集群。
這也是繼“西電東送”（開始于20世紀(jì)70年代）、“西氣東輸”（2000年2月批準(zhǔn)啟動(dòng)）、“南水北調(diào)”（2002年12月27日開工）之后的，又一項(xiàng)超級(jí)大工程。
數(shù)據(jù)中心是儲(chǔ)能的應(yīng)用場景之一，“東數(shù)西算”的布局讓儲(chǔ)能獲得了一個(gè)嶄新的機(jī)會(huì)。
火熱的“東數(shù)西算”
2月18日，國家發(fā)改委等多部門聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于印發(fā)促進(jìn)工業(yè)經(jīng)濟(jì)平穩(wěn)增長的若干政策的通知》提出，加快實(shí)施大數(shù)據(jù)中心建設(shè)專項(xiàng)行動(dòng)，實(shí)施“東數(shù)西算”工程。
其中西部數(shù)據(jù)中心已經(jīng)形成集群，長三角、京津冀、粵港澳大灣區(qū)三個(gè)區(qū)域的大數(shù)據(jù)中心則是新規(guī)劃的。
云廠商巨頭已經(jīng)加快了數(shù)據(jù)中心的軍備競賽。華為已啟用了貴安數(shù)據(jù)中心，并且在貴安、烏蘭察布、京津冀、長三角、粵港澳布局五大數(shù)據(jù)中心。阿里也在京津冀、成渝、烏蘭察布等樞紐布局?jǐn)?shù)據(jù)中心集群，提升整體算力水平。騰訊也在貴州投產(chǎn)貴安七星災(zāi)備數(shù)據(jù)中心，同時(shí)也在京津冀、長三角和成渝加緊布局。
這8大樞紐，10大集群內(nèi)，東西分布均勻，多數(shù)恰好已是第一批、第二批電力現(xiàn)貨結(jié)算試運(yùn)行地區(qū)。隨著電力市場化推進(jìn)到現(xiàn)貨實(shí)時(shí)結(jié)算階段，新能源消納，尤其是跨省跨區(qū)資源調(diào)度將完全依托于電網(wǎng)算力。業(yè)內(nèi)人士表示，“東數(shù)西算”是將我國東部沿海區(qū)域的數(shù)據(jù)計(jì)算需求，交由內(nèi)陸區(qū)域的數(shù)據(jù)中心去處理，但有些實(shí)時(shí)性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)計(jì)算仍要留在數(shù)據(jù)產(chǎn)生的附近進(jìn)行處理。數(shù)據(jù)中心類型負(fù)荷的空間轉(zhuǎn)移，將有利于西部地區(qū)的清潔能源消納。
從2021年起，國家出臺(tái)多項(xiàng)政策支持儲(chǔ)能型數(shù)據(jù)中心。
2021年7月14日，工信部印發(fā)《新型數(shù)據(jù)中心發(fā)展三年行動(dòng)計(jì)劃（2021-2023年）》明確：支持探索利用鋰電池、儲(chǔ)氫和飛輪儲(chǔ)能等作為數(shù)據(jù)中心多元化儲(chǔ)能和備用電源裝置，推動(dòng)新型數(shù)據(jù)中心高效利用清潔能源和可再生能源、優(yōu)化用能結(jié)構(gòu)，助力信息通信行業(yè)實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)。
2021年7月23日，國家發(fā)改委、國家能源局印發(fā)《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，在用戶側(cè)，積極支持用戶側(cè)儲(chǔ)能多元化發(fā)展。鼓勵(lì)圍繞分布式新能源、微電網(wǎng)、大數(shù)據(jù)中心、5G基站、充電設(shè)施、工業(yè)園區(qū)等其他終端用戶，探索儲(chǔ)能融合發(fā)展新場景。
2021年10月26日，國務(wù)院印發(fā)《2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案》明確：優(yōu)化新型基礎(chǔ)設(shè)施空間布局，統(tǒng)籌謀劃、科學(xué)配置數(shù)據(jù)中心等新型基礎(chǔ)設(shè)施，優(yōu)化新型基礎(chǔ)設(shè)施用能結(jié)構(gòu)，采用直流供電、分布式儲(chǔ)能、“光伏+儲(chǔ)能”等模式，探索多樣化能源供應(yīng)。
儲(chǔ)能的大機(jī)會(huì)
數(shù)據(jù)中心作為“能耗大戶”，是儲(chǔ)能重要的應(yīng)用場景。
在數(shù)據(jù)中心產(chǎn)業(yè)從誕生到發(fā)展的十多年時(shí)間里，我國數(shù)據(jù)中心行業(yè)的總耗電量以每年超過10%的速度遞增。統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2020年我國數(shù)據(jù)中心總耗電量達(dá)到了2000億千瓦，占比2.71%。2021年，數(shù)據(jù)再次提升，單以中國電信一家公司為例，2021年數(shù)據(jù)中心耗電達(dá)到56億千瓦，占總耗電量的20%。預(yù)計(jì)到2025年，占比將增加一倍，達(dá)到4.05%。妥妥的“能耗大戶”。
數(shù)據(jù)中心的耗能部分主要包括IT設(shè)備、制冷系統(tǒng)、供配電系統(tǒng)、照明系統(tǒng)及其他設(shè)施(包括安防設(shè)備、滅火、防水、傳感器以及相關(guān)數(shù)據(jù)中心建筑的管理系統(tǒng)等)。整體來看，由服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備等所構(gòu)成的IT設(shè)備系統(tǒng)所產(chǎn)生的功耗約占數(shù)據(jù)中心總功耗的45%。其中服務(wù)器系統(tǒng)約占50%，存儲(chǔ)系統(tǒng)約占35%，網(wǎng)絡(luò)通信設(shè)備約占15%?？照{(diào)系統(tǒng)仍然是數(shù)據(jù)中心提高能源效率的重點(diǎn)環(huán)節(jié)，它所產(chǎn)生的功耗約占數(shù)據(jù)中心總功耗的40%。電源系統(tǒng)和照明系統(tǒng)分別占數(shù)據(jù)中心總耗電量的10%和5%。
對(duì)數(shù)據(jù)中心本來說，儲(chǔ)能最直接的功用是：
1、作為數(shù)據(jù)中心后備電源。傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心需要使用大量的鉛蓄電池作為備用電源，但電池狀態(tài)不可知。而儲(chǔ)能型數(shù)據(jù)中心，電池每天都會(huì)放電，放電后電壓一目了然，很容易判斷電池好壞，有助于及時(shí)剔除不良電池，同時(shí)也省去了每年做假負(fù)載測(cè)試的費(fèi)用。
2、可再生能源+儲(chǔ)能系統(tǒng)。作為耗能大戶的數(shù)據(jù)中心一方面竭盡全力壓縮PUE，控制能耗攝取，符合地方的落地要求；截流的同時(shí)，另一面也力求通過多種方式進(jìn)行開源，比如引入光伏等新能源發(fā)電，從絕對(duì)依賴市電供電變?yōu)榭梢宰约航鉀Q部分能耗供給。儲(chǔ)能系統(tǒng)在可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用可解決供電不平衡問題，能夠起到負(fù)荷調(diào)節(jié)、存儲(chǔ)電量、配合新能源接入等作用。
我國的數(shù)據(jù)中心儲(chǔ)能配置現(xiàn)狀
目前各種儲(chǔ)能電池都在數(shù)據(jù)源中心中有運(yùn)用：鉛酸電池：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。鉛酸電池的優(yōu)勢(shì)在于成熟、成本低、安全性高，但其容量小、重量大、體積大、壽命短等缺點(diǎn)，決定了鉛酸電池在大規(guī)模應(yīng)用上的周期成本劣勢(shì)。鋰離子電池：從目前儲(chǔ)能技術(shù)來看，鋰離子電池?zé)o疑是鉛酸電池的最佳替代品。
隨著鋰離子電池在電子消費(fèi)領(lǐng)域、電動(dòng)汽車、儲(chǔ)能領(lǐng)域的應(yīng)用普及，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。不過，在安全性方面，鋰離子電池一直具備一定的隱患。
值得一提的是，磷酸鐵鋰電池依托成熟的技術(shù)，在成本、安全性及循環(huán)次數(shù)上具有相對(duì)優(yōu)勢(shì)，能量密度和低溫性能通過成組技術(shù)也在不斷改進(jìn)，在儲(chǔ)能、商用車、工程機(jī)械等領(lǐng)域都具有傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)。考慮到安全的問題，磷酸鐵鋰電池也有望進(jìn)入數(shù)據(jù)中心應(yīng)用場景。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、清潔環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)。
中國移動(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。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。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、壽命長等優(yōu)點(diǎn)受到部分人的關(guān)注。日前國機(jī)重裝成功研制國內(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。但目前飛輪儲(chǔ)能成本仍較高。
利用儲(chǔ)能，將耗電大戶變成電源端
儲(chǔ)能系統(tǒng)接入數(shù)據(jù)中心，不僅僅能解決數(shù)據(jù)中心的耗能難題，還能將數(shù)據(jù)中心變成電源端。它們所利用的就是數(shù)據(jù)中心的“能源電算”特點(diǎn)。
接入儲(chǔ)能系統(tǒng)，通過電費(fèi)峰谷差價(jià)進(jìn)行套利，使數(shù)據(jù)中心不再是一個(gè)簡單的電力負(fù)荷，而是具有可調(diào)用和可調(diào)的功率節(jié)點(diǎn)，甚至參與電網(wǎng)調(diào)頻，靈活切換使得數(shù)據(jù)中心成為一個(gè)“多面手”。
除此外，數(shù)據(jù)中心負(fù)荷還具有短期和中長期的可預(yù)測(cè)性，能從電能量市場、容量市場、需求響應(yīng)市場、輔助服務(wù)市場等多方面獲利，必然會(huì)作為重要力量參與到電力市場交易中，助力構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)。
世紀(jì)互聯(lián)、科華數(shù)據(jù)、國家電網(wǎng)、南方電網(wǎng)旗下公司已落地了不少融合儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心、變電站等多項(xiàng)城市基礎(chǔ)實(shí)施的“多站合一”項(xiàng)目。
來看已經(jīng)竣工的項(xiàng)目：佛山智慧城市數(shù)據(jù)中心：2021年7月15日，世紀(jì)互聯(lián)新一代荷儲(chǔ)IDC項(xiàng)目在佛山智慧城市數(shù)據(jù)中心正式合閘。該項(xiàng)目配備2MWh儲(chǔ)能容量，輸出功率為1MW，與市電共同為數(shù)據(jù)中心供電。儲(chǔ)能系統(tǒng)與光伏發(fā)電系統(tǒng)在交流側(cè)耦合，并最終在數(shù)據(jù)中心10kV高壓側(cè)并網(wǎng)，使數(shù)據(jù)中心形成一個(gè)負(fù)荷可變、可調(diào)的復(fù)合體，并能根據(jù)電網(wǎng)需求、新能源發(fā)電需求，調(diào)整充放電策略。
長三角首個(gè)“十二站合一”綜合能源站：2021年1月28日，長三角首個(gè)“十二站合一”綜合能源站在無錫投運(yùn)。全站融合了變電站、儲(chǔ)能站、分布式光伏站、預(yù)裝式冷熱供應(yīng)站、智慧路燈、智能聯(lián)動(dòng)無人巡檢、數(shù)據(jù)中心機(jī)房、5G微站、電動(dòng)汽車充電站、電動(dòng)汽車換電站、換電e站以及自助洗車站共十二項(xiàng)城市公共設(shè)施，從實(shí)用化、可復(fù)制可推廣角度出發(fā)，分為了變電站區(qū)、多功能服務(wù)區(qū)、微能量樞紐區(qū)和5G+應(yīng)用區(qū)四大功能分區(qū)。
深圳綜合能源站：2020年底，南方電網(wǎng)首個(gè)正式商業(yè)運(yùn)營集變電站、數(shù)據(jù)中心、充電站的多站融合項(xiàng)目在深圳投運(yùn)。項(xiàng)目位于深圳市寶安區(qū)110千伏創(chuàng)新變電站，利用變電站土地資源，在場地內(nèi)建設(shè)1個(gè)集裝箱式數(shù)據(jù)中心、2臺(tái)120千瓦雙槍直流充電樁，并預(yù)留5G基站和北斗基站的建設(shè)空間。該數(shù)據(jù)中心成為“南網(wǎng)云”深圳分中心，解決深圳供電局日益增長的存儲(chǔ)、算力和帶寬資源的需求。充電樁為深圳局生產(chǎn)部門服務(wù)，為供電搶修車輛提供充電服務(wù)。
杭州市蕭山區(qū)世紀(jì)變直流多站合一工程：2021年7月14日，國網(wǎng)杭州市蕭山區(qū)世紀(jì)變直流多站合一工程正式建成投產(chǎn)，該工程率先實(shí)現(xiàn)了浙江省首個(gè)低壓四端口環(huán)形直流供電網(wǎng)架和首個(gè)±375伏真雙極低壓直流不接地配電系統(tǒng)“兩個(gè)第一”。世紀(jì)變直流多站合一工程位于亞運(yùn)村西北側(cè)的220千伏世紀(jì)變副樓，集合了變電站、充電站、數(shù)據(jù)中心站、直流配電站、光伏站、儲(chǔ)能站六大直流低壓源網(wǎng)荷儲(chǔ)場景于一體。
福建省首座“多站融合”超級(jí)充電站：2021年6月1日，福建省首座“多站融合”超級(jí)充電站——福州東二環(huán)岳峰悅享超級(jí)充電站正式投運(yùn)。該站由國網(wǎng)福建電力公司建設(shè)，占地面積5600平方米，集超級(jí)快充、電池檢測(cè)、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能、換電、5G微機(jī)、數(shù)據(jù)中心、休閑驛站、停車場站、配電站等十大元素于一體，總車位98個(gè)，其中充電車位46個(gè)，單樁最大輸出功率達(dá)180千瓦。站內(nèi)建有超級(jí)快速充電樁、光伏雨棚、儲(chǔ)能電池、智慧路燈等設(shè)備，引入電池檢測(cè)、換電、V2G、5G、云存儲(chǔ)等國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)。
成熟的案例已有，以后隨著“東數(shù)西算”推進(jìn)，這種儲(chǔ)能型數(shù)據(jù)中心將越來越多，儲(chǔ)能系統(tǒng)不僅給數(shù)據(jù)中心供電，還可與可再生能源發(fā)電系統(tǒng)耦合，作為城市的新型融合基礎(chǔ)設(shè)施，向一定區(qū)域范圍內(nèi)（比如園區(qū)、小區(qū)）提供能源、數(shù)據(jù)、云等服務(wù)。這為儲(chǔ)能行業(yè)打開了一個(gè)新世界。