“东数西算”为储能打开另一扇窗

兆信

近日，国家发展改革委、中央网信办、工业和信息化部、国家能源局日前联合印发通知，同意在京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏等8个地方启动建设国家算力枢纽节点，并规划了10个国家数据中心集群。这也是继“西电东送”（开始于20世纪70年代）、“西气东输”（2000年2月批准启动）、“南水北调”（2002年12月27日开工）之后的，又一项超级大工程。
数据中心是储能的应用场景之一，“东数西算”的布局让储能获得了一个崭新的机会。
火热的“东数西算”
2月18日，国家发改委等多部门联合发布《关于印发促进工业经济平稳增长的若干政策的通知》提出，加快实施大数据中心建设专项行动，实施“东数西算”工程。


其中西部数据中心已经形成集群，长三角、京津冀、粤港澳大湾区三个区域的大数据中心则是新规划的。
云厂商巨头已经加快了数据中心的军备竞赛。华为已启用了贵安数据中心，并且在贵安、乌兰察布、京津冀、长三角、粤港澳布局五大数据中心。阿里也在京津冀、成渝、乌兰察布等枢纽布局数据中心集群，提升整体算力水平。腾讯也在贵州投产贵安七星灾备数据中心，同时也在京津冀、长三角和成渝加紧布局。
这8大枢纽，10大集群内，东西分布均匀，多数恰好已是第一批、第二批电力现货结算试运行地区。随着电力市场化推进到现货实时结算阶段，新能源消纳，尤其是跨省跨区资源调度将完全依托于电网算力。业内人士表示，“东数西算”是将我国东部沿海区域的数据计算需求，交由内陆区域的数据中心去处理，但有些实时性较强的数据计算仍要留在数据产生的附近进行处理。数据中心类型负荷的空间转移，将有利于西部地区的清洁能源消纳。
从2021年起，国家出台多项政策支持储能型数据中心。
2021年7月14日，工信部印发《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》明确：支持探索利用锂电池、储氢和飞轮储能等作为数据中心多元化储能和备用电源装置，推动新型数据中心高效利用清洁能源和可再生能源、优化用能结构，助力信息通信行业实现碳达峰、碳中和目标。
2021年7月23日，国家发改委、国家能源局印发《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，在用户侧，积极支持用户侧储能多元化发展。鼓励围绕分布式新能源、微电网、大数据中心、5G基站、充电设施、工业园区等其他终端用户，探索储能融合发展新场景。
2021年10月26日，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》明确：优化新型基础设施空间布局，统筹谋划、科学配置数据中心等新型基础设施，优化新型基础设施用能结构，采用直流供电、分布式储能、“光伏+储能”等模式，探索多样化能源供应。
储能的大机会
数据中心作为“能耗大户”，是储能重要的应用场景。
在数据中心产业从诞生到发展的十多年时间里，我国数据中心行业的总耗电量以每年超过10%的速度递增。统计数据显示，2020年我国数据中心总耗电量达到了2000亿千瓦，占比2.71%。2021年，数据再次提升，单以中国电信一家公司为例，2021年数据中心耗电达到56亿千瓦，占总耗电量的20%。预计到2025年，占比将增加一倍，达到4.05%。妥妥的“能耗大户”。


数据中心的耗能部分主要包括IT设备、制冷系统、供配电系统、照明系统及其他设施(包括安防设备、灭火、防水、传感器以及相关数据中心建筑的管理系统等)。整体来看，由服务器、存储和网络通信设备等所构成的IT设备系统所产生的功耗约占数据中心总功耗的45%。其中服务器系统约占50%，存储系统约占35%，网络通信设备约占15%。空调系统仍然是数据中心提高能源效率的重点环节，它所产生的功耗约占数据中心总功耗的40%。电源系统和照明系统分别占数据中心总耗电量的10%和5%。


对数据中心本来说，储能最直接的功用是：
1、作为数据中心后备电源。传统数据中心需要使用大量的铅蓄电池作为备用电源，但电池状态不可知。而储能型数据中心，电池每天都会放电，放电后电压一目了然，很容易判断电池好坏，有助于及时剔除不良电池，同时也省去了每年做假负载测试的费用。
2、可再生能源+储能系统。作为耗能大户的数据中心一方面竭尽全力压缩PUE，控制能耗摄取，符合地方的落地要求；截流的同时，另一面也力求通过多种方式进行开源，比如引入光伏等新能源发电，从绝对依赖市电供电变为可以自己解决部分能耗供给。储能系统在可再生能源发电系统中的应用可解决供电不平衡问题，能够起到负荷调节、存储电量、配合新能源接入等作用。
我国的数据中心储能配置现状
目前各种储能电池都在数据源中心中有运用：
铅酸电池：目前在大多数数据中心设施中，铅酸电池、铅炭电池仍然是UPS电源常用的储能设备。铅酸电池的优势在于成熟、成本低、安全性高，但其容量小、重量大、体积大、寿命短等缺点，决定了铅酸电池在大规模应用上的周期成本劣势。
锂离子电池：从目前储能技术来看，锂离子电池无疑是铅酸电池的最佳替代品。随着锂离子电池在电子消费领域、电动汽车、储能领域的应用普及，锂离子电池的成本不断下降，目前新建的如百度数据中心等已经采用锂离子电池作为备用电源，而阿里巴巴等已经开始购置储能设备，在作为备用电源之外，还可发挥削峰填谷、电力需求响应等进行电费管理、增加收益。不过，在安全性方面，锂离子电池一直具备一定的隐患。
值得一提的是，磷酸铁锂电池依托成熟的技术，在成本、安全性及循环次数上具有相对优势，能量密度和低温性能通过成组技术也在不断改进，在储能、商用车、工程机械等领域都具有传统优势。考虑到安全的问题，磷酸铁锂电池也有望进入数据中心应用场景。
全钒液流电池：全钒液流电池是新型储能电源，具有能量效率高、充放电性能好、循环寿命长、清洁环保等优点。中国移动襄阳云计算中心与襄阳大力电工已在共同探讨全钒液流电池在数据中心应用，以推动数据中心的节能减排。
燃料电池：燃料电池是目前公认能量转换更高的供能方式，与目前应用广泛的锂离子电池相比更具优势，但是目前燃料电池成本过高，仍然难以得到广泛推广应用。不过目前在美国银行、可口可乐、沃尔玛、eBay以及谷歌、苹果等公司，都有在数据中心采用布鲁姆能源的燃料电池供电。
飞轮储能：除了以上电化学储能方式，机械储能也具有较好的应用前景，飞轮储能就以无污染、寿命长等优点受到部分人的关注。日前国机重装成功研制国内首台“100kW飞轮储能装置”，据负责人介绍该装置可应用于数据中心。但目前飞轮储能成本仍较高。
利用储能，将耗电大户变成电源端
储能系统接入数据中心，不仅仅能解决数据中心的耗能难题，还能将数据中心变成电源端。它们所利用的就是数据中心的“能源电算”特点。
接入储能系统，通过电费峰谷差价进行套利，使数据中心不再是一个简单的电力负荷，而是具有可调用和可调的功率节点，甚至参与电网调频，灵活切换使得数据中心成为一个“多面手”。
除此外，数据中心负荷还具有短期和中长期的可预测性，能从电能量市场、容量市场、需求响应市场、辅助服务市场等多方面获利，必然会作为重要力量参与到电力市场交易中，助力构建以新能源为主体的新型电力系统。
世纪互联、科华数据、国家电网、南方电网旗下公司已落地了不少融合储能、数据中心、变电站等多项城市基础实施的“多站合一”项目。
来看已经竣工的项目：
佛山智慧城市数据中心：2021年7月15日，世纪互联新一代荷储IDC项目在佛山智慧城市数据中心正式合闸。该项目配备2MWh储能容量，输出功率为1MW，与市电共同为数据中心供电。储能系统与光伏发电系统在交流侧耦合，并最终在数据中心10kV高压侧并网，使数据中心形成一个负荷可变、可调的复合体，并能根据电网需求、新能源发电需求，调整充放电策略。


长三角首个“十二站合一”综合能源站：2021年1月28日，长三角首个“十二站合一”综合能源站在无锡投运。全站融合了变电站、储能站、分布式光伏站、预装式冷热供应站、智慧路灯、智能联动无人巡检、数据中心机房、5G微站、电动汽车充电站、电动汽车换电站、换电e站以及自助洗车站共十二项城市公共设施，从实用化、可复制可推广角度出发，分为了变电站区、多功能服务区、微能量枢纽区和5G+应用区四大功能分区。


深圳综合能源站：2020年底，南方电网首个正式商业运营集变电站、数据中心、充电站的多站融合项目在深圳投运。项目位于深圳市宝安区110千伏创新变电站，利用变电站土地资源，在场地内建设1个集装箱式数据中心、2台120千瓦双枪直流充电桩，并预留5G基站和北斗基站的建设空间。该数据中心成为“南网云”深圳分中心，解决深圳供电局日益增长的存储、算力和带宽资源的需求。充电桩为深圳局生产部门服务，为供电抢修车辆提供充电服务。


杭州市萧山区世纪变直流多站合一工程：2021年7月14日，国网杭州市萧山区世纪变直流多站合一工程正式建成投产，该工程率先实现了浙江省首个低压四端口环形直流供电网架和首个±375伏真双极低压直流不接地配电系统“两个第一”。世纪变直流多站合一工程位于亚运村西北侧的220千伏世纪变副楼，集合了变电站、充电站、数据中心站、直流配电站、光伏站、储能站六大直流低压源网荷储场景于一体。


福建省首座“多站融合”超级充电站：2021年6月1日，福建省首座“多站融合”超级充电站——福州东二环岳峰悦享超级充电站正式投运。该站由国网福建电力公司建设，占地面积5600平方米，集超级快充、电池检测、光伏发电、储能、换电、5G微机、数据中心、休闲驿站、停车场站、配电站等十大元素于一体，总车位98个，其中充电车位46个，单桩最大输出功率达180千瓦。站内建有超级快速充电桩、光伏雨棚、储能电池、智慧路灯等设备，引入电池检测、换电、V2G、5G、云存储等国内先进技术。


成熟的案例已有，以后随着“东数西算”推进，这种储能型数据中心将越来越多，储能系统不仅给数据中心供电，还可与可再生能源发电系统耦合，作为城市的新型融合基础设施，向一定区域范围内（比如园区、小区）提供能源、数据、云等服务。
这为储能行业打开了一个新世界。
来源：国际能源网/储能头条