文 | 國際能源網(wǎng)團(tuán)隊
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個地方啟動建設(shè)國家算力樞紐節(jié)點(diǎn)，并規(guī)劃了10個國家數(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）、“南水北調(diào)”（2002年12月27日開工）之后的，又一項超級大工程。
數(shù)據(jù)中心是儲能的應(yīng)用場景之一，“東數(shù)西算”的布局讓儲能獲得了一個嶄新的機(jī)會。
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)專項行動，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)時性較強(qiáng)的數(shù)據(jù)計算仍要留在數(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，國家出臺多項政策支持儲能型數(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)展三年行動計劃（2021-2023年）》明確：支持探索利用鋰電池、儲氫和飛輪儲能等作為數(shù)據(jù)中心多元化儲能和備用電源裝置，推動新型數(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)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》，在用戶側(cè)，積極支持用戶側(cè)儲能多元化發(fā)展。鼓勵圍繞分布式新能源、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、分布式儲能、“光伏+儲能”等模式，探索多樣化能源供應(yīng)。
儲能的大機(jī)會
數(shù)據(jù)中心作為“能耗大戶”，是儲能重要的應(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%。
對數(shù)據(jù)中心本來說，儲能最直接的功用是：
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。而儲能型數(shù)據(jù)中心，電池每天都會放電，放電后電壓一目了然，很容易判斷電池好壞，有助于及時剔除不良電池，同時也省去了每年做假負(fù)載測試的費(fèi)用。
2、可再生能源+儲能系統(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，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，從絕對依賴市電供電變?yōu)榭梢宰约航鉀Q部分能耗供給。儲能系統(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)、存儲電量、配合新能源接入等作用。
我國的數(shù)據(jù)中心儲能配置現(xiàn)狀
目前各種儲能電池都在數(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電源常用的儲能設(shè)備。鉛酸電池的優(yōu)勢在于成熟、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。鋰離子電池：從目前儲能技術(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、電動汽車、儲能領(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)上具有相對優(yōu)勢，能量密度和低溫性能通過成組技術(shù)也在不斷改進(jìn)，在儲能、商用車、工程機(jī)械等領(lǐng)域都具有傳統(tǒng)優(yōu)勢?？紤]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)。
中國移動襄陽云計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，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。飛輪儲能：除了以上電化學(xué)儲能方式，機(jī)械儲能也具有較好的應(yīng)用前景，飛輪儲能就以無污染、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“100kW飛輪儲能裝置”，據(jù)負(fù)責(zé)人介紹該裝置可應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心。但目前飛輪儲能成本仍較高。
利用儲能，將耗電大戶變成電源端
儲能系統(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)。
接入儲能系統(tǒng)，通過電費(fèi)峰谷差價進(jìn)行套利，使數(shù)據(jù)中心不再是一個簡單的電力負(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“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能、數(shù)據(jù)中心、變電站等多項城市基礎(chǔ)實(shí)施的“多站合一”項目。
來看已經(jīng)竣工的項目：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IDC項目在佛山智慧城市數(shù)據(jù)中心正式合閘。該項目配備2MWh儲能容量，輸出功率為1MW，與市電共同為數(shù)據(jù)中心供電。儲能系統(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“十二站合一”綜合能源站：2021年1月28日，長三角首個“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)動無人巡檢、數(shù)據(jù)中心機(jī)房、5G微站、電動汽車充電站、電動汽車換電站、換電e站以及自助洗車站共十二項城市公共設(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目在深圳投運(yùn)。項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個集裝箱式數(shù)據(jù)中心、2臺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、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)了浙江省首個低壓四端口環(huán)形直流供電網(wǎng)架和首個±375伏真雙極低壓直流不接地配電系統(tǒng)“兩個第一”。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、儲能站六大直流低壓源網(wǎng)荷儲場景于一體。
福建省首座“多站融合”超級充電站：2021年6月1日，福建省首座“多站融合”超級充電站——福州東二環(huán)岳峰悅享超級充電站正式投運(yùn)。該站由國網(wǎng)福建電力公司建設(shè)，占地面積5600平方米，集超級快充、電池檢測、光伏發(fā)電、儲能、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，其中充電車位46個，單樁最大輸出功率達(dá)180千瓦。站內(nèi)建有超級快速充電樁、光伏雨棚、儲能電池、智慧路燈等設(shè)備，引入電池檢測、換電、V2G、5G、云存儲等國內(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)，這種儲能型數(shù)據(jù)中心將越來越多，儲能系統(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)。這為儲能行業(yè)打開了一個新世界。