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全国数据中心能耗达两个三峡电站 南方科技大学刘科:靠锂电池储能解决存在挑战

作者:中国储能网新闻中心 来源:每日经济新闻 发布时间:2022-05-30 浏览:

中国储能网讯:5月29日,首届“东数西算”粤港澳大湾区(广东)算力产业大会在韶关举办。

南方科技大学清洁能源研究院院长、澳大利亚国家工程院外籍院士刘科在大会现场表示,飞速增加的数据中心带来了飞速增加的能源消耗,截至2020年底,中国数据中心耗电量已经突破2000亿千瓦时,能耗占全国总用电量的2.7%,预计2022年耗电量将达到2700亿千瓦时。

刘科称,数据中心用能存在高碳排、重污染的情况。因此他认为,数据中心的碳中和之路应注重能源侧减碳。

如何做到能源侧减碳?刘科认为,重构供电,提高清洁能源的利用占比是途径之一,但风能和太阳能的不稳定性阻碍着数据中心的绿色化进程。

那么,通过锂电池储能是否可以解决风能和太阳能不稳定的问题?刘科展示的PPT显示,电动车数量增加,使得锂电池原材料(价格)飞涨,极大提升了数据中心的建造成本,靠锂电池储能解决数据中心的电力重构存在挑战。

刘科认为,绿色甲醇可作为大数据碳中和之路的选择之一。

全国数据中心能耗规模约等于两个三峡电站发电量

数量飞速增加的数据中心,正在带来飞速增加的能源消耗。

在“算力赋能制造业数字化转型”分论坛上,刘科表示,截至2020年底,中国已拥有在用的数据中心机架总规模超300万架,(年)耗电量突破2000亿千瓦时,能耗占全国总用电量的2.7%。

据刘科预测,到2030年数据中心机架规模将增加1倍~2倍,能源消耗量翻一番,将占全国总用电量4%以上。

刘科提供的数据显示,2016年中国数据规模为4000ZB(1ZB=1024TB),到了2020年,这一数字已经达到6.4万ZB,预计2022年达到12.8万ZB,2030年达到409.6万ZB。

可以看到,无论是全国数据规模还是数据中心机架规模,都将在未来几年有明显提升,而与之对应的是数据中心耗电量迅速增长。

据刘科展示的数据,2020年中国数据中心耗电量为2045亿千瓦时,预计2022年将达到2700亿千瓦时,到2030年达到4000亿千瓦时。

数据中心能耗“飞速”增加

图片来源:每经记者 安宇飞 摄

据新华社报道,截至2020年12月31日24时,在确保三峡工程全面发挥防洪、航运、水资源利用等综合效益的前提下,三峡电站2020年全年累计生产清洁电能1118亿千瓦时。这也意味着,当年我国数据中心的耗电量几乎相当于两个三峡电站的发电量。

在耗电量不断增长的背景下,数据中心用能的高碳排、重污染等问题也进一步凸显。刘科介绍说,数据中心的主要供电源为市电,总体来讲,约70%市电来源于燃煤发电,“所以布局大数据中心最好(选择)像韶关这样可再生能源比较多的地方。”

除此之外,数据中心一般会有柴油发电机系统、不间断电源(UPS)系统等。刘科表示,柴油机投资约占数据中心总投资的10%,存在以下问题:机组噪音大,平均100分贝;SOx、Nox排放高,尾气处理贵;柴油储运消防规格高;人力和安环投入成本大。

因此刘科认为,从整个大数据中心的碳中和来讲,应该注重能源侧减碳。其中一条途径是重构供电,提高清洁能源的利用占比。

清洁能源不稳定,锂电储能和氢气存痛点

从价格端来看,清洁能源已经拥有了一定的“性价比”。刘科表示,目前光伏上网电价可以低至0.148元/kWh,沙特光伏成本甚至低至0.07元/kWh。

但刘科认为,太阳能再便宜,只有约20%的发电时间,“没有风、没有太阳时怎么办?这是整个清洁能源实现碳中和的最大挑战”。

如何解决风能和太阳能的不稳定性?刘科展示的数据显示,中国风能、太阳能增量巨大,但总发电量只相当于约1.92亿吨标煤的发电量,只占中国煤电发电量的约12.5%,储能限制了其发展。

未来,能否靠锂电池储能解决数据中心的电力重构问题呢?刘科认为这存在挑战。他表示,即使全世界的汽车都改为电动车,储的电只相当于电网约16%。

刘科展示的PPT也显示,电动车数量增加使得锂电池原材料(价格)飞涨,极大提升了数据中心的建造成本。今年3月的钴价约为2020年的2.6倍,锂价约为2020年的5.6倍。同时锂、钴、镍资源稀缺、成本高,我国80%的钴以及70%的锂、镍资源都依赖进口。

那么,氢气能否承担上述重任呢?刘科表示,氢气存在储氢运氢成本高、安全隐患大、加氢站占地面积大基础设施投资高昂等问题。

“西方大概上世纪90年代中期到2008年前后花了百亿美元做氢,没有推广的核心原因是氢气不适合于做人类的液体(能源)载体。”刘科说。

那么,什么技术在未来有希望成为破局方向呢?

刘科认为,基于可再生能源的绿色甲醇技术是比较现实的碳中和路径。在碳税(针对二氧化碳排放所征收的税)来临后,绿色甲醇在成本等方面都具有优势。

刘科展示的基于可再生能源的绿色甲醇技术

图片来源:每经记者 安宇飞 摄

据了解,绿色甲醇是通过绿电进行电解水制氢、制氧,结合生物质/城市垃圾/水煤浆等进行气化,然后通过甲醇合成得到的物质。

刘科认为,甲醇是非常好的液体储氢、运氢载体,1L甲醇的产氢量是1L液氢的2倍。绿色甲醇是出色的氢能载体,可作为数据中心碳中和之路的选择之一。

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