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储能助力数据中心告别柴发
索比储能网讯：“高技术、高算力、高能效、高安全”是新型数据中心的特征，也成为了现下数据中心的发展方向。数据中心在设计、建设、运营等各个方面的理念和实践都发生了新的变化，其中，有关去掉柴油发电机组（以下简称“柴发”）的话题引起了广泛的关注。
柴发在当前阶段被广泛使用
数据中心担负着数据流的接收、处理、存储与转发等，一旦停止运行，就会影响相应数据的流通，造成相关应用和服务等无法使用，会造成巨大损失。此类例子屡见不鲜，今年3月，欧洲云计算巨头OVH位于史特拉斯堡的一个数据中心发生火灾，致使350万个网站脱机；4月，主机托管公司WebNX位于美国犹他州的奥格登数据中心着火，导致奥格登市的一些IT服务在周日和周一无法使用。
根据数据统计，导致数据中心发生火灾或者造成运行故障的因素众多，包括供电、网络、制冷、软件系统等。其中，2020年与供电有关的数据中心故障占比最高，约为37%。而想要保证持续供电，稳定的供电系统必不可少。
电网供电系统可靠性虽然日益提升，但断电在某种程度上无法完全规避，如因为暴风、暴雨、暴雪等恶劣天气带来的断电；因为电网负荷过高，为保障电网运行稳定，区域短暂实施有序用电等。因此，应急电源成为数据中心的必备。而柴发便是当前数据中心广泛采用的应急电源之一。
这主要是因为柴发具备系统简单，起动、带负荷和停机时间短，操作、维修难度较小，技术成熟等特点，只要燃料足够，柴发可以长时间提供稳定、安全且能量巨大的电能，能够满足数据中心的用电负荷及供电需求。
值得注意的是，为更好地切合数据中心需要及保证供电的安全性，数据中心的柴发建设有着严格的标准和要求。
据《GB 50174-2017数据中心设计规范》，根据数据中心的使用性质、数据丢失或网络中断在经济或社会上造成的损失或影响程度，数据中心可以分为A、B、C三级。
在配置柴发时，后备柴发的性能等级不应低于G3级；A组数据中心发电机应连续和不限时运行，发电机组的输出功率应满足数据中心最大平均负荷的需要；B级数据中心发电机组的输出功率可按限时500h运行功率选择。
A级数据中心应（N+X）冗余（X=1~N），B级数据中心当供电电源只有一路时，需设置后备柴油发电机系统，宜N+1冗余；A、B级数据中心柴发的基本容量应包括不间断电源系统的基本容量、空调和制冷设备的基本容量；A级数据中心柴发燃料存储量宜满足12h用油，当外部供油时间有保障时，燃料存储量仅需大于外部供油时间；应防止柴油微生物滋生；柴油在储存期间，应对柴油品质进行检测，当柴油品质不能满足使用要求时，应对柴油进行更换。
为何会出现“去柴发”的讨论
柴发对于数据中心如此重要，但近期“无柴发”“去柴发”的讨论却不绝于耳，究其原因，主要归结为两点。
首先，柴发消耗大，这是由三个因素造成的。
柴发本身造价高。
柴发系统的建设涉及油罐，日用油箱，管路系统，供电及智能监控系统等多个设备和系统的搭建，在费用方面较高。据数据统计，柴发在数据中心整体投资中约占10%，而数据中心的投资动辄数亿、数十亿，柴发自身的造价由此可见一斑。
柴发运维成本高。
为保障柴发能够在危急时刻及时、稳定、安全的供电，数据中心企业需对柴发长期进行较高频次的维护、检查，并且有着严格的标准，这是必须且必要的，但也在事实上造成了较高的运维成本。
根据《数据中心基础设施运行维护标准》，柴发日常巡检包括内容如下表。
柴发应每月进行1次预防性维护，维护不应少于以下图表中所列内容。
并且，《数据中心基础设施运行维护标准》规定，柴发应每年至少进行1次带载测试，检查机油压力、冷却液温度、转速、电气工作状态、负载均衡、ATS切换功能；柴发应每2年或累计运行250h进行三滤、机油、冷却液更换。
数据中心一旦使用柴发，消耗自然会更高。
柴发的启动、运行需要大量柴油支撑，数据中心使用柴发的时间越长，柴油消耗也就越多，成本也会越高。
其次，柴发会带来大量的碳排放。柴发的碳排放主要来源于柴油燃烧，日常运维启动和应急启动都会产生碳排放。
根据BP中国碳排放计算器提供的资料：节约1升柴油=减排2.63千克“二氧化碳”。也就是说，1升柴油的排碳量约2.63千克二氧化碳。1800千瓦的柴发每小时油耗约500L，假设一座数据中心，拥有3000个机架，每个机架功耗为6千瓦，那么这座数据中心的功耗为1.8万千瓦，需要10个1800千瓦的柴发，每小时油耗则为5000L，排放二氧化碳的量将达到13150千克。
家庭用电中，每用100度电，排放二氧化碳约78.5千克，通过计算，这样一座数据中心使用柴发1小时产生的二氧化碳排放是100度家庭用电的167倍。而碳排放是关于温室气体排放的一个总称或简称，温室气体的主要组成部分就是二氧化碳，由此可见柴发的使用会带来大量的碳排放。
在数据中心实现“碳中和”的过程中，IT设备、能源使用比例等均在节能减碳的优化范围，柴发的运维尤其是使用会产生较多的碳排放，自然也位列其中。这也是推动“去柴发”讨论增多的重要原因。
“去柴发”的可行性及可能性方案
数据中心的行业特征是长周期运营，一旦建成，运营周期长达20至30年，并且在周期内要保持不间断的运行，这就要求供电方面要持续、稳定、安全，应急电源也应当如此，这是讨论替代柴发方案的第一要点。
其次，柴发产生碳排放的主要原因是使用了化石能源。因此，想要减少碳排放可以从解决能源性质这方面出发，选择使用清洁能源的设备或者方案来替代柴发。
目前满足以上两点，并且正在探索或者拥有可能性的方案，集中体现在对储能系统的开发以及取代柴油的燃料能源研究上。
数据中心的储能研究，是为降低数据中心用电成本而提出的解决方案之一。减少柴油的使用，乃至用储能系统取代柴发是储能研究的重要一环。目前，取代柴发的可行性解决方案上，主要表现为锂电池储能系统和燃料电池储能系统这两种。
锂电池具备能量密度高、质量轻体积小等特征，能较好的解决电池储能系统部署空间的问题，伴随着价格的下降，成为数据中心取代柴发的备选之一。据了解，谷歌在此方面已有计划，其在今年宣布，将在比利时的StGhislain数据中心采用锂电池储能系统替代同等装机容量的柴油发电机。据谷歌无碳能源业务主管介绍，该电池储能系统装机容量为3MW。如电网出现故障，谷歌希望电池储能系统能够为特定工作负载提供1小时的电力。
