储能型数据中心电能管理模式探讨.docx
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1、储能型数据中心电能管理模式探讨2023年以来,电化学储能的发展如火如荼。本文以数据中心发展储能创造丰富的盈利模式和商业模式为切入点,一起和大家去探讨。目录?面向数据中心用储能应用模式11.1.新能源+储能的应用模式1?备用电源应用模式2?储能系统替代UPS应用模式2?多站融合应用模式3?数据中心发展的现状和问题3?数据中心储能对电池和UPS主机的要求4?数据中心储能能对电池的要求5?UPS储能对UPS主机的要求5?数据中心储能的优势6?储能型数据中心与需求侧管理7?储能型数据中心的商业模式8?储能的价值体现在真正需要的客户那里8面向数据中心用储能应用模式1.1.新能源+储能的应用模式配置储能可
2、平抑新能源的波动,为数据中心提供稳定持久的电能。A级数据中心可采用一路外电+一路新能源配置储能两路电源,同时一路市电或者柴发作为备用电源。B级数据中心可采用一路市电+一路新能源配置储能供电或一路新能源配置储能+柴发作为备用电源。技术特点:提高数据中心清洁能源的利用率,降低数据中心运行成本,通过储能的平滑,为数据中心提供稳定持久的电能。备用电源应用模式储能主要参与电力市场交易,同时预留部分容量作为备用电源,为数据中心提供备用电源的同时,获取电力市场收益。技术特点:储能可在参与电力市场服务的同时,接入数据中心提高数据中心供电可靠性。特殊地区,在规定时间内可恢复市电供电的,可替代市电或者柴油发电机备
3、用回路,节省投资、提高经济效益。储能系统替代UPS应用模式储能系统替代UPS,保证数据中心不间断供电的能力的同时,可通过储能与电网的互动提高资产的利用率及运行收益。技术优势:采用储能替代UPS,同时具备不见断供电以及参与电力市场交易的能力,提高不见断电源的利用率。注:传统方案,UPS的资源空置率较高,正常运行浮充损耗在5%10%。多站融合应用模式依照各等级变电站/配电房特点,采用不同方式建设边缘数据中心。以广州地区为例,全市各级变电站共320座,经查勘有50多个变电站(占总数15%的资源)可以满足“边缘数据中心”建设需求。数据中心发展的现状和问题数据中心由计算机系统和与之相配套的设备,以及冗余
4、的数据通讯连接、环境控制、监控和各种安全装置等一整套复杂的设备构成,是数据传输、计算和存储的中心。伴随着我国移动通讯、大数据、云计算、网络支付和人工智能等业务的爆发式发展以及“互联网”向产业领域的加速渗透,带动了互联网数据的传输、计算和存储需求的飞速增长,进而激发对数据中心等基础设施的需求。研究数据显示,20102016年,我国IDC市场规模增长近7倍,年均增长率达到39.19%,而2017年后,我国数据中心的市场规模仍继续保持快速增长,预计2019年,我国数据中心的市场规模将超过1800亿元,其中约70%是新建数据中心。数据中心通过向客户提供机柜租用、带宽租用和服务器代理运维等服务获取收益。
5、对数据中心而言,保证安全可靠的电力和网络供应,是数据中心最基本的两大功能,所以数据中心都配备有不间断电源(UPS)。在市电供给正常时,UPS在“过滤市电杂质”后给负载供电,同时给电池充电;当市电出现异常(中断供电)时,电池放电通过UPS供给负载保证电力供应,这种传统数据中心电力备用模式有以下应用痛点:(1)电费支出高企。数据中心建成之后,其主要的运营成本来自于电费。统计表明,电费支出占数据中心运营支出的60%以上。以在江苏拥有2000个机柜的中型数据中心为例,假设机柜的平均功率为5kW,则仅机柜一年的耗电量为2000个X5kWX24hX365天=8760万kWh,江苏省的平均电价约为0.68元
6、,则仅机柜一项产生的电费就高达5957万元,这里尚未计空调、UPS和照明等其它电力设备设施所产生的电力消耗。因此如何降低数据中心电费支出,对于提高数据中心企业的利润至关重要。(2)电池投资高企,且电池在使用周期内不放电,形成资源浪费,是沉没成本。我国每年生产超200GWh的铅酸蓄电池,其中有很大比例应用在数据中心备电,这些电池的寿命通常为5年左右,为保证备电安全性,基本每5年就要更换一批。目前,我国多数地区电网的供电可靠性超99.9%,且由于数据中心通常采用双路市电保障2N互备结构,因此电池很少有放电,处于长期被闲置状态,造成很大的资源浪费。(3)电池长期处于浮充状态,健康状态不明。如上所述,
7、由于数据中心供电可靠性很高,电池一直处于浮充状态,基本一年都不放一次电,有些数据中心甚至需要通过定期的假负载测试来检验电池的性能,而这笔测试费用支出也是相当不菲。理解清楚数据中心运营和UPS使用的痛点,有助于帮助我们知道如何去解决现存的问题。得益于近年来储能技术的发展,建设储能型数据中心,顺理成章地成了解决以上应用痛点的重要手段。?.数据中心储能对电池和UPS主机的要求电网发电和用户用电之间是一个动态平衡,为提高在用电低谷时段的机组利用率,降低发电成本,增效减排,我国从1993年开始实行峰、谷电价制度,此制度的设计初衷是利用经济手段引导社会错峰用电。峰、谷价差的存在,就给储能通过“低储高发”提
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