储能走入数据中心,这次六部门同时出手了!
10月9日,工业和信息化部、中央网信办等六部门联合印发了《算力基础设施高质量发展行动计划》,指出能源算力应用中心要加快实现源网荷互动、多能协同互补及用能需求智能调控;鼓励龙头企业以绿色化、智能化、定制化等方式高标准建设数据中心;支持液冷、储能等新技术应用,优化算力设施电能利用效率;鼓励算力中心采用源网荷储等技术,与风电、光伏等可再生能源融合开发、就近消纳,逐步提升算力设施绿电使用率。
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数据中心行业节能降耗迫在眉睫
近年来,受新基建、数字化转型等国家政策促进,我国持续加强数字和信息通信网络基础设施建设,已建成了全球规模最大、技术领先的光纤和移动通信网络。国家统计局数据显示,2022年我国移动互联网接入流量消费达2618亿GB,同比增长18.1%。海量数据也带来了大量的储存和处理需求,拉动了我国数据中心市场规模的高速增长。
数据显示,2017年至2022年,我国数据中心市场规模年均增速达到近30%,数据中心总机架数量则由166万架上升到约670万架,增长达300%。
然而,作为高载能行业,数据中心长久以来都是“用能大户”,随着投入的持续走高,其能耗也在不断攀升。过去十年间,我国数据中心整体用电量以平均每年超过10%的速度递增,2020年其总耗电量突破700亿千瓦时,约占全社会用电量的1%,2022年突破2700亿千瓦时,占全社会用电量的3.1%,相当于2座三峡水电站的年发电量,预计2025年占比还将达到5.8%左右。
为此,2021年,国家发改委、网信办、工信部和能源局四部委联合发文,要求到2025年,全国新建大型、超大型数据中心平均电能利用效率降到1.3以下,国家枢纽节点进一步降到1.25以下,绿色低碳等级达到4A级以上。
同时,巨大的用电量也为数据中心带来了高企的电费支出,成为企业最大的运营成本来源。
无论是从产业升级的角度还是企业运营角度,绿色节能、降低能耗都已成为数据中心行业迫在眉睫的发展方向。
此次六部门联合出手,为数据中心行业节能降耗明确了一条行之有效的路径——加大储能技术应用,通过源网荷储等技术,优化电能利用效率。
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数据中心+储能,一举多得
对于数据中心来说 ,配置储能可以在节能减碳、获取额外收益、提高供电稳定性等多个方面带来增量收益。
在节能减碳方面,通过配置储能,数据中心可以提升新能源供电的稳定性和利用率,在谷时储能峰时放电,通过合理的利用新能源供电降低数据中心的电费支出和能源浪费,最终达到减少总的碳排放的目的。
在碳达峰、碳中和目标下,绿色低碳数据中心建设成为大势所趋,优异的碳排放指标未来会成为数据中心的核心竞争力所在。
在稳定用电方面,数据中心作为7×24小时不间断运营的区域,万万不能出现断电的情况。因此,数据中心除了常用电源以外,本身也会配置不间断电源UPS作为备用电源,保障数据中心的用电安全性和电能质量。UPS过去通常是用铅酸电池作为电源,而储能系统采用的锂电池循环次数更高、寿命更长、单位体积能量密度更高,将进一步提升数据中心备用电源的质量和供电可靠性。不仅如此,储能还能够成为数据中心的一路主供电源,通过并网为数据中心提供高安全性的日常供电。
此外,储能还能为数据中心带来额外的经济收益。通过“峰谷套利”,在电价谷时“充电”,峰时“放电”,进一步节约数据中心的用电成本。还可以让数据中心参与到电力市场调峰、辅助调频等行为中,帮助数据中心获得一种新的盈利方式,进而承担一部分运营成本。
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华为、微软、谷歌……算力巨头早已布局
数据中心的能耗开支过高一直是令国内外算力巨头们头疼的问题。而数据中心配置储能将有望降低数据中心的购电成本、提高数据中心对新能源的利用率,最终降低数据中心的能耗。近年来,数据中心产业也有众多企业在探索源网荷储与数据中心建设结合的落地实践。
例如互联网产业。
国际互联网巨头微软曾提出目标计划,到2030年将其数据中心的能源结构中去除柴油发电。2022年7月,其设在爱尔兰的都柏林数据中心开始使用锂电池作为备用电源,替代了铅酸电池和柴油发电机,该数据中心还参与了爱尔兰电网的调频服务市场。
今年2月,微软在欧盟储能峰会上公开表示,“微软认为都柏林数据中心配置储能型UPS的项目完全可以被应用在其他数据中心。” 展现了微软对扩大数据中心配置储能的应用范围的充足信心。据外媒报道,微软在瑞典的数据中心确实也已部署了四个电池储能单元,并已在今年6月份投入运行。
另一大国际互联网巨头谷歌则在其比利时Saint-Ghislain数据中心配置了5.5MWh的锂电池储能系统,系统可与部分分布式能源实现整合,其中有2.75MWh用于优化比利时电网的需求响应计划。
谷歌数据中心能源和基础设施的高级负责人曾表示,“储能项目不仅能让谷歌数据中心在电力中断时能更清洁地运行,而且还将帮助比利时电网进行调频,保持电网稳定运行。”
华为作为我国高科技代表性企业,也早已认识到储能在数据中心应用中的巨大优势和潜力。早在2021年大多数储能企业还未正式布局之前,华为数据中心智能锂电产品已经取得了佳绩。在权威机构ICTresearch发布《2020-2021年中国数据中心锂离子电池产品市场报告》。报告显示,华为数据中心智能锂电凭借出色的产品表现,市场份额位居中国数据中心锂离子电池市场第一。
不只是国际互联网企业,国内老牌IDC企业也早已纷纷布局,并创造了多个“数据中心+储能”的“首个”项目纪录。
例如2021年7月,国内老牌IDC企业世纪互联率先在佛山数据中心展开储能试点,也是在国内首次将规模化新型储能技术成功应用于大型数据中心。
据了解,佛山数据中心配备了2MWh容量储能系统作为电源“蓄水池”。白天,数据中心楼顶建设的光伏发电设施太阳能给储能系统充电;夜晚,储能系统反过来给数据中心补充用电。由于电费存在峰谷价差,储能系统通过削峰填谷,每天两充两放,可节约至少2500元人民币电费,相当于每年可为企业节省近百万元的成本。
中国电信(国家)数字青海绿色大数据中心则创造了全国首个大数据中心领域源网荷储一体化示范样板。据了解,该数据中心白天用电来自自建的太阳能发电系统,实现绿电100%消纳;夜晚通则过专用的绿电储能放电进行供电,实现数据中心发电侧、储能侧互补。
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政策大力支持
目前,数据中心与储能的结合已经受到各个地方的重视,多个地方出台相关政策推动其发展。储能盒子汇总如下:
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“数据中心+储能”能省多少电费?
那么数据中心投资一座5MW/10MWh的工商业储能电站,能够产生多少收益?需要几年回本呢?本文以近年来数据中心业务市场规模持续扩大的广东省为例,粗算一下。
背景设定:
运用场景:在广东珠三角五市(广州、珠海、佛山、中山、东莞之一)某数据中心新建5MW/10MWh的工商业用户侧储能项目,数据中心负荷稳定可完全消纳储能放电,且变压器容量满足储能充电需求。
基本设定:依据GGII发布的《高工储能行业数据库》不完全统计,2023年9月国内2小时储能EPC报价区间为0.238-1.790元/Wh,均价为1.145元/Wh,我们取平均中标报价1.145元/Wh来计算成本,并按90%放电深度、系统效率首年衰减5%、此后每年2%、充放电效率92%、消纳天数330天进行计算。
两充两放:当前,广东珠三角五市执行的分时电价时段划分为:高峰时段10点-12点,14点-19点;低谷时段0点-8点,其余为平时段。根据此划分规定,当地工商业储能电站可以于谷时(6点-8点)进行充电两小时,并于第一个高峰段(10点-12点)放电两小时,于平时(12点-14点)再充电两小时,于第二个高峰段(14点-16点)放电两小时,每天实现两次充放电循环。
峰谷价差:以2023年10月广东两部制工商业用电1-10kv为例,高峰电价高达1.1873元/度、平时段电价:0.7098元/度、低谷电价:0.2869元/度。
根据以上背景设定,一座容量为5MW/10MWh的工商业储能电站:
投资成本=1.145元/Wh*10000000Wh=11450000元;
通过峰谷价差套利,每年收益=放电收益-充电成本=实际放电量*峰段电价-实际充满所需电量*谷段电价=(峰段电价*日充放电次数*消纳天数*系统效率*总容量*充放电效率)-(谷段电价*日充放电次数*消纳天数*系统效率*总容量/充放电效率)
代入数据计算,该储能项目前8年的峰谷套利收益=23647518.4元,如下表:
回本年限=总成本/(前8年的峰谷套利收益/8)=11450000/(23647518.4/8)≈3.9(年)
结语
随着5G乃至6G时代的到来,互联网、云计算、大数据、人工智能等行业对数据中心的需求量越发庞大,我国数据中心规模预计还将保持高速增长态势。而在“双碳”战略实施下,低碳数据中心也必将是未来的发展趋势。相信在政策与行业需求的共同推动下,储能+数据中心作为数据中心节能减碳、平衡电网和创造收益的良好手段,将迎来进一步的发展。