在“东数西算”工程正式开启后,我国算力产业进入全局化、一体化、绿色化的发展阶段, IT基础设施建设也进入了一个新的高峰期。而在国家“碳中和、碳达峰”的“双碳”战略指引下,绿色发展已经成为社会经济运行的基础准则之一。储能技术在绿电应用、能源调度等方面具有无可比拟的优势,使其成为算力体系绿色发展中不可或缺的一部分。

一直以来,施耐德电气聚焦能源领域的绿色发展,并通过不断的技术改进和产业实践,为各行各业的绿色化、数字化转型赋能。日前,施耐德电气关键电源业务部在举办的云端会议中分享了其在数据中心行业与IT基础设施领域的绿色、低碳、储能等方面最新进展和成果。

储能推动IT基础设施绿色发展

近年来,数字化、智能化已经成为主要发展方向,数字经济主导人类未来,支撑数字化稳定运行的IT基础设施规模也在飞速增加。据数据中心领域专业咨询机构科智咨询的调研数据显示,截止到2021年底,全球互联网用户数量超过51.7亿,互联网渗透率超过65.5%。同期,全球数据中心市场规模同比增长达到13.5%,是同期GDP增速的2倍多。

特别在大规模、超大规模数据中心市场上,中美并驾齐驱,共同占据了40%左右的市场份额,并且在持续高速增长。仅就中国来看,根据国家发改委统计,在今年前4个月以来, “东数西算”工程吸引的各方投资高达1900亿元人民币。这些资金大多将被投入到“东数西算”枢纽节点10大数据中心集群的大规模、超大规模数据中心建设中。

相应地,以数据中心为代表的IT基础设施对能源的需求也在飞速增长。近年来,数据中心行业虽然在大力推行绿色技术,其能耗增长小于规模增长,但增速依旧惊人。有数据显示,2021年,国内数据中心总耗电量达到2166亿千瓦时,占社会用电量2.6%。预计到2030年,中国数据中心总耗电量将达到5915亿千瓦时,占全社会用电量的5%。

因此,无论从绿色可持续发展的长远角度看,还是数据中心运营成本来讲,数据中心的绿色节能发展都是行业一致的需求。除了降低制冷系统等辅助系统能耗以降低PUE,通过优化传输效率提升“瓦特转比特”的算力转化效率等方法外,数据中心储能体系的引入,不仅仅能够大幅改善数据中心能源利用效率,还将数据中心从单纯的被动能源消费者,转变为可以互动的能源体系参与者,是数据中心行业实现绿色零碳的又一利器。

采用可再生能源是达成双碳目标的重要的途径。据国家能源网数据,截至2021年底,全国全口径发电装机容量237777万千瓦,其中,水电39094万千瓦(抽水蓄能3639万千瓦);火电129739万千瓦,核电5326万千瓦,并网风电32871万千瓦,并网太阳能发电30654万千瓦。总计我国可再生能源装机突破10亿千瓦,占全国电力装机的44.8%,水电、抽水蓄能、风电、太阳能发电、生物质发电装机规模均居世界第一。

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风力和光伏发电都是国家大力提倡的新能源,2021年装机增幅已经均达到两位数增长。但是风力和光伏发电具有间歇性不连续的特点,对电网的安全稳定平稳运行带来极大影响,储能是解决这个问题的重要手段。

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“新型电力系统架构中,储能在‘源网荷’端均具有不可替代的价值。” 施耐德电气关键电源业务部首席技术顾问石葆春介绍,在新型电力系统架构中,电力生产者既有传统的发电端(包括光伏、风力等集中式新能源发电),也包括了用户端(如工厂、园区等的分布式光伏等)。

目前屋顶光伏、电动车都已经进入家庭,使得“新型电力系统的架构不单单是某个公司或者某个单位要考虑的问题,也是我们每个家庭,每个人都必须面临的问题。”石葆春表示。

技术创新赋能场景需求

在新型电力系统架构中,研究用户侧场景的需求,可以发现不同用户在规模和功能需求上差异较大。施耐德电气聚焦用户侧场景,根据应用技术上面的要求分类,将用户侧的场景和需求从简单到复杂划分为三种类型:光储一体化、增容扛峰、电能质量的治理。

光储一体化类型的用户主要需求是经济性(节省运行电费成本),同时降低碳排放,满足当地政府或者政策的要求;例如工厂、园区等。

增容扛峰类型的用户主要需求是增容性(如某高峰时段超过电网变压器容量的应用需求),附加一些峰谷电价套利、负荷控制的需求。如充电场站、制造业等。

电能质量的治理类型的用户,主要需求是可用性,同时还可以附加某时段的增容扛峰,负荷控制,峰谷套利等,如数据中心、半导体、制药等高端制造。这三种需求对应的解决方案和配置均不相同,最终投资和投资回报也有比较大的差异。

针对用户需求和场景的差异化,施耐德电气依托在新型电力系统架构、微网控制、供配电系统、功率变换、锂电池、数字化领域长期的深厚技术储备,结合施耐德电气云端EMA微网能源顾问等技术,打造用户侧的施耐德电气EMS控制系统和储能柜、,最终根据不同用户侧场景的用能需求,提供整体的用户侧储能解决方案。

在施耐德电气用户侧储能方案中,EMA能源顾问可以作为顶端架构,基于云端收集并处理来自各个场站的历史数据并进行大数据分析,为用户提供耗电量、碳排放、光伏发电量等方面的数据和参考。EMA能源顾问还可以在经济性方面提供运行决策建议,依据峰谷平尖时间段、天气情况等进行电能调度,与电网互动,确保用户经济利益的最大化。

储能方案最核心的部件就是储能柜。石葆春表示,储能柜并非简单的锂电池柜,还包含电池管理、功率变换、配电、制冷、消防模块的可以独立运行的子系统。储能柜根据应用场景及功能需求的不同,功率变换部分既可以采用普通的PCS双向变换器实现交直流间的转变,也可以通过使用诸如施耐德电气Galaxy V系列UPS与电网互动,除了功率变换以外,还可以实现电能质量治理的功能。

正如分享会上施耐德电气关键电源业务全球负责人Pankaj Sharma所表示,当下,基于绿色能源的变革正在进行中,施耐德电气同时聚焦能源的供应侧和需求侧,致力于为供需两端的链接搭建桥梁。以端到端的价值推动端到端的可持续发展进程。未来,施耐德电气将继续以创新为自身转型和满足客户需求的驱动力,凭借创新技术与持续优化的解决方案,为用户侧储能的发展与变革做出贡献。

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