什么是LNG?

LNG是液化天然气(liquefied natural gas)的简称。

LNG海上贸易是国际能源大宗贸易的一种类型:卖气方把天然气通过低温低压技术,转变成负161.5摄氏度的液体状态,由特殊船舶运输,送至购气方指定的沿海接收站码头。LNG运输到码头的时候是液态,要变成气态输送至千家万户,这个过程需要气化。所以接收站都设计了再气化装置,把LNG还原到气体状态进行存储。

苏格兰阿伯丁港LNG液化天然气

2003年,中国最早的LNG接收站项目试点在广东:中海油参与投资了中国首个LNG接收站试点项目——广东深圳大鹏LNG。

2003年,中海油、BP以及深圳燃气联合投资大鹏项目,将“海气”通过深圳口岸引入中国。大鹏LNG项目对于优化珠三角地区的能源供给结构、改善地区环境污染有积极的促进作用。

LNG接收站只能由中石油、中海油和中石化这三桶油发起投建,而2013年浙江破了个局,启动了国内首个以民营企业为投资主体的进口LNG接收项目:

2013年3月7日,新奥集团投资的舟山液化天然气(LNG)接收及加注站项目获得了国家能源局同意开展前期工作的函。2015年2月4日获得国家能源局核准。舟山液化天然气项目工程总投资超过100亿元人民币,是浙江省“十三五”大型气源项目。

LNG蕴含的巨大冷能

开头提过,LNG有一个特点,就是温度超低——从-161.5摄氏度的液体状态还原至常温气体状态的再气化过程,会释放出巨大的冷能。冷能可以用于空气分离、低温粉碎、冷冻仓库、蓄冷装置、滑冰场等场景。这是一种可以梯次利用的能源,不用则浪费。

日本是亚洲地区进口量最高的国家,冷能利用经验非常丰富。大阪燃气曾在公开场合说:LNG主要冷能利用(也称“深冷技术”)可以分为“ 内用”和“外用”两种:

内用——接收站码头内的冷能发电(这部分发电量几乎占码头总用电量40%)、燃气轮机进风口冷却、蒸发气的再液化等。

外用:可以成立专业的公司对二氧化碳排放做液化处理、空气分离前的预冷等。

2020年,深圳大鹏LNG公司正式成为广东省电力市场监督委员会新一届委员。大鹏每年向广东省约1000万以上燃气机组供气。它本身一年1个亿左右的用电量并不多,并不足以吸引胃口上十亿上百亿的售电代理公司们。

可它拥有的巨大冷能,却吸引了中国首个、全球第四个国家级基因库——华大基因落户为邻。

2016年9月22,位于深圳大鹏新区的华大基因库正式运营,基因库选址大鹏,除了考虑所在地山体建设原理和深圳的“国际生物谷”战略规划以外,还有一个很重要的原因,就是期望通过对大鹏LNG的冷能利用节省电费。

华大基因研究院院长徐讯介绍,国家基因库为样本提供了四种选择,分别是4℃冷库、-20℃冷库、-80℃冷库和-200℃液氮储存,储存温度越低,成本越高,不同的样本选择不同的“居住场所”。

如果把冷能直接输送到国家基因库用于冷却样品,每年能节约三分之二的电费。

大鹏LNG接收站是国内规模最大,运营水平最高的LNG仓储接收站。距离2006年正式投产,接收站已经安全运营10多年了,即便每年9月份的台风季如约而至,也没能打破大鹏安全运营的防线。

但直到2019年底,接近大鹏的业内人士却透露,华大基因确实有合作意向,不过这事到现在还没有下文。根据中原工学院能源与环境学院2016年一份关于LNG冷能利用途径的论文显示,尽管安全运营能力极强,但深圳大鹏的冷能利用率为10%,而临近的福建莆田LNG港的冷能利用率为25.2%。

LNG接收站码头的冷能利用,仍有极高的提升空间。

冷能——

LNG仓储码头之所供,大数据中心之所需

迈入数字经济时代,随着国内大数据中心蓬勃发展,让机房冷却所消耗的电能飙升,急需用更可持续的方式降温、用电。

而LNG的冷能,可以为大数据中心所用。

2019年11月,国家电网宁波供电公司的负责人在有关“浙江大湾区战略”能源互联网综合示范项目的演讲中,介绍到:

宁波市梅山管委会政府主动和国网电力公司联系,希望能为梅山小岛的能源做一次规划,形成零碳排放的区域。

国网宁波供电公司在梅山小镇综合示范区的设计中,利用了自己的特色——宁波LNG接收站码头的冷能,去做数据中心的综合能源利用。梅山小镇数据中心的整个能耗中,空调用电占比大概达到了60%~70%。把LNG冷能利用放入梅山小岛能源规划的目的,可以保持数据中心的合适温度,降低能耗,节省电费。

注:宁波LNG项目由中海油气电集团占股 51%、浙能省占股 29%、宁波市电力开发公司占股20%共同投资完成。)

水电站也能为大数据中心降温

给大数据中心降温,浙江的水也是天然的介质。

紧水滩水电站位于浙江省丽水市紧水滩镇西北金水峡口,距云和县城12km,是国家开发瓯江流域龙泉溪干流梯级发电的第一级水电站:

紧水滩电站安装水轮发电机组6台,单机容量5万kW,总容量30万kW。为华东电网提供25万千瓦的调峰容量和5万千瓦的调频及事故备用容量,对华东电网的调峰、填谷、事故备用等方面都起着一定的作用。

“浙江大湾区战略”能源互联网综合示范项目,包含了“ 紧水滩绿色云数据中心”整体规划,其中两项基于水电厂特色的高效节能技术应用,使能耗降低情况远远大于国内一般机房。

紧水滩水面以下大概40米到50米的深度,水温可以保持在12度以下,水温比较低的话,把水抽取出来之后,放到数据中心,可对其进行冷却降温。利用虹吸原理,从势能比较高的地方,把水吸到势能低的地方,不需要抽水,不需要动力,水会自动的从上游往下游,经过数据中心,对数据中心进行加工之后再出去。

大数据中心的区别

新建 VS 已建

政府对各省布局大数据中心的支持力度极大。

自2015年以来,每年夏季如期举办的“ 数博会”已经成功地让全世界认识了中国贵阳的“大数据“形象标签,从2018年2月开始,中国用户在打开苹果手机iCloud管理界面时,就会显著出现“iCloud由云上贵州运营”的字样。2017年7月,《贵州省人民政府苹果公司iCloud战略合作框架协议》在贵阳正式签署。云上贵州大数据产业发展有限公司(简称:云上贵州公司)成为苹果公司在中国大陆运营iCloud服务的唯一合作伙伴。

贵阳市大数据发展工作领导小组办公室于今年4月印发《2020年全市大数据发展工作要点》,提出“充分发挥数博大道承载作用,2020年打造5个10亿级市级大数据(信息技术服务业)产业集聚示范基地,推动产业集聚发展,提升大数据产业发展竞争力。

而有阿里巴巴坐阵的浙江省近年来也把打造全国大数据产业中心作为发展信息经济的重要目标。

今年春节全国抗击疫情,复工复产期间,浙江的“企业复工电力指数”率先应用到了复工复产数据统计工作中。当复工企业还在准备复工工人的健康“白名单”时,供电公司提醒办理用电增容的电话已经打了过来。

杭州甚至拟为“城市大脑”立法。近年来,杭州充分发挥数字经济先发优势,已经基本构建了“中枢系统+部门(区县市)平台+数字驾驶舱+应用场景”的城市大脑核心架构,建成148个数字驾驶舱、48个应用场景。根据杭州市人大2020年度立法计划,司法局组织起草了《杭州城市大脑数字赋能城市治理促进条例(草案)》。

2020年4月13日新闻,杭钢股份与浙江天猫在杭州市签订了关于共建浙江云计算数据中心项目合作框架协议。

协议拟在杭州市拱墅区杭钢半山基地管辖区域内选址,共同建设数据中心项目,项目投资总额以后续正式合作合同及政府项目批复为准。

那么大数据中心能耗如何?

根据科智咨询(中国IDC圈)最新发布的《2019-2020中国IDC产业发展研究报告》指出:“随着新基建时代的到来,5G网络,人工智能以及工业互联网将会获得飞速发展。举例来说:

2016年,全球最大的数据中心大约是58万平方米,但是到了2019年,已经达到了99万平方米,相当于140个足球场。在三年的时间里,最大规模数据中心的面积增长了75%。这就充分说明社会经济进步对于计算力的巨大需求。”

“ 对于新建的数据中心而言,最大的资金投入不是建筑本身,而是保证电力供应的设备成本以及机房制冷成本。计算密度的增加已经让一些大型数据中心的建设项目资金突破了10亿美元大关,这其中制冷系统占了很大比重。”

预计照此趋势,到2030年我国数据中心的能耗将从2018年的1609亿千瓦时增长到2030年的4115亿千瓦时。要想解决如此之高的能耗问题,传统风冷和水冷空调散热方式将变得力不从心,只有通过液冷才是根本的解决之道。”报告描述到。

文章开头提到的LNG接收站码头冷能利用,以及水电站节能技术运用,都是通过液冷解决大数据中心高耗能问题的案例。“但是上述项目都需要对大数据中心的建筑结构进行“伤筋动骨”的改造,所以比较适合于新建的大数据中心,并不适用于对已建成数据中心的系统升级。”

这份报告尾部也提出:“目前风冷还能够满足市面上热负荷较低的EDC或者小型数据中心,完全没有必要更换价格昂贵的液冷系统。”

那么小型数据中心怎么降低风冷的能耗,或者怎么减少能耗费用,降低运营成本?

浙江最近给出一个解决方案——给每度电降电费:2020年4月30日,省发展改革委省能源局浙江能源监管办向市场成员印发《2020年浙江省电力直接交易工作方案》的通知:

2020年参与售电市场交易电力用户,较2019年钢铁、煤炭、建材、有色四大行业新增了两个行业的10千伏及以上电压等级用户:一个是交通运输、仓储和邮政业;另一个则是信息传输、软件和信息技术服务业等 ,其中5G基站用户可参与售电市场交易。

信息传输、软件和信息技术服务业可以参加市场化交易来降低2020年年用电费用。而2020年,浙江也将开启新的电力现货连续结算试运行。当24小时用电的大数据中心,遇到每30分钟结算一次价格的电力现货市场,会发生什么样的化学反应?拭目以待。

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