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CIES2025|中国通信建设集团杨军:零碳信息通信网络技术标准与储能

作者:刘亚珍 来源:中国储能网 发布时间:2025-03-31 浏览:

中国储能网讯:3月23日,由中国化学与物理电源行业协会主办并联合500余家机构共同支持的第十五届储能大会暨展览会(简称“CIES2025”)在杭州国际博览中心召开。

CIES大会以以“绿色、数智、融合、创新”为主题,针对储能产业面临的机遇与挑战等重点、热点、难点问题展开充分探讨,分享可持续发展政策机制、资本市场、国际市场、成本疏导、智能化系统集成技术、供应链体系、商业模式、技术标准、示范项目应用案例、新产品以及解决方案的普及和规模化工程应用。

在3月23日下午进行的工业绿色微电网专场中,中国通信建设集团有限公司副总经理兼研究总院院长、零碳信息通信网络联合实验室主任杨军做了题为《零碳信息通信网络技术标准与储能》的主题报告演讲。


非常高兴今天能走上这个讲台,来给大家分享我们零碳信息通信网络技术标准和储能的标准制定的有关工作进展。

去年我也在这儿做了一个开题,今年的进展比去年有更进一步,我跟大家做一个简单的报告。报告之前,我也简单介绍一下零碳信息通信网络联合实验室。这个实验室是在2023年7月7日于北京成立,由国资委新闻中心支持,工信部科技司、信息通信发展司指导,北京市通信管理局授牌,由25家发起人单位成立的,有我们今天在座的国家电网、国能集团、清华大学、重庆大学等实验室成员单位组成。在去年联合实验室成立一周年的年会上,2024年9月19日,我们在北京召开了零碳实验室成立的2024年会,我们也新吸纳了浙江大学,也是我们今天在座的嘉宾之一,加入了联合实验室。我们这一年做了一次扩充,现在有35家成员单位。

零碳信息通信网络实验室的使命和任务是什么?就是为实现信息通信行业碳达峰碳中和为目标,通过节能、储能、绿电等绿色能源技术手段对石化能源的完全替代,实现信息通信行业的完全碳中和,这就是我们的设想目标。

我今天就我的主题报告几项主要内容:一个是零碳实验室机构简介;二是零碳实验室具备什么样的能力?给大家介绍一下;三是零碳实验室做了一些经典标杆案例,让大家了解我们这个实验室不简单从事科学研究,还在从事实体经济生产活动。我们想组建一流的团队,对标西方一流的技术,立足科技创新高起点做标准建设,实验室35家成员单位分了5个科研单元。我最重要的工作还是组织、协调、选题以及标准建设,标准是我的核心任务。

一、机构简介

零碳实验室35家单位都是我亲自出面邀请各家自愿加入组建起来的,所以我就是这个联合实验室的创始人,大家推举我为主任。我们有4个科研工作组加1个新型的卫星与大气课题科研组。节能组第一任组长是清华大学电机系郑泽东教授,现在的组长是浙江大学的尹勋钊教授,他是做新型芯片的,郑教授也是做芯片的,但是两种芯片类型不一样。

我们为什么要说节能?因为数据中心能耗特别高,据业界不完全统计数据披露:近三年全国大数据中心用电量正以18%的平均复合增长率快速增长。刚才曾老师说了,各种各样的AI大模型已经开始广泛应用,未来算力对能源的需求将会呈现指数级的增长。所以我的思路:一个就是从传统的节能手段降PUE,现在提出CCUE衡量新指标体系,这都不解决根本的问题。因为算力对能源的需求越来越大,特别是石化能源的消耗对环境的冲击越来越明显,这就是我们为什么要做新能源的原因?就是为了解决碳中和的本质问题:用清洁能源替代石化能源。目前有一个预测,说AI在快速地上升、使用、推广、覆盖的时候,我们现在的数据中心能耗占比百分之1点几要上升到3%,几乎要增加3倍,将对大气环境变化的压力越来越大。

降低PUE只能解决散热的问题,就是提高能效的利用效率,其实我们关注问题的重点,根本上要解决芯片发热的问题,我这边就立了一个课题叫《超低功耗芯片技术》,在九大高校九大厂的支持下,我们开始启动信息通信行业领域的超低功耗芯片技术标准编制。电信运营商是最终需求方,我们把功耗节约1倍以下叫低功耗;功耗节约1倍及以上,我们把它叫超低功耗。

储能一定是作为储能和绿能中间的桥梁,也是今天主题论坛的核心内容。我们在利用风光水这些清洁新能源的时候,我们必须要有一个可靠的储能手段来过渡,所以今天的科研课题核心就在研究新型储能手段。我们这个实验室有重庆大学能动学院和国家储能技术产教融合创新中心,廖强主任亲自担当储能科研组长,主要是解决四个标准+一个智能。就是研发出一套经济、安全、高效、环保、智能的新型储能系统。昨天我们理事会开了一个闭门会,就讲到未来的新型储能系统是什么样?我提了一个概念,就是这五个概念。这五个概念当中的核心还是要保持低成本、高可靠。我觉得我们要用科研技术攻关,来解决现在储能的能效转化问题。我们想重点解决什么?比如今天院士主讲的液流电池储能技术,以及我们的压缩空气储能技术,一种真正的零碳储能技术。压缩空气储能是我最推崇的储能方案。最后是氢能储能技术路线。以及光伏电站风电场通过熔盐储热模式,储能转化还原率高达96%,是一种经济高效、简单有效的储能技术手段。

在这里我想跟大家分享我的一些思考。液流电池,是已经实践检验证明可靠的技术,只是规模利用扩展的问题。关于储能新技术,重点突破压缩空气储能。我的理解,要提高能效转换率,一定要走新路子,不一定是熔盐洞,有矿洞才做压缩空气。现在我们通过LNG船这种工业制造罐体的技术进行试点,有幸的是我们看到国家电网配套的压缩空气储能已经试点了两三个项目,都是用金属罐体来进行压缩空气存储,把能量存在金属罐体里面。也是前年我们在工信部信息通信发展司交流汇报时提出的一条技术路线。这个技术的能效转化率还不高,目前才65-70% 还有很大的空间去进行科研探索。

我这边也跟大家分享一下零碳实验室成立三个年头,在节能技术上做出的三个成效:第一个成效是5G基站节能,采用一体化节能塔技术,郑州试点实现了节约54%的能耗;第二个就是通信汇聚机房节能,采用自然冷能交换技术,在济南试点也是实现了54%节能;第三个是数据中心节能,重庆试点采用磁悬浮离心泵加新型制冷剂技术。实现了54%的节能,2024年零碳实验室完成了三个54%节能的技术验证,获得了中国电信集团的科技进步三等奖,也获得了一个“新绿杯”的绿色基站通信机房单项一等奖,我们采用一体化节能塔,与自然冷凝交换系统,以及羲和平台分布式光伏电站发绿电,让运营商给自己发电供绿电,实验室获得了一系列奖项证明科研转化能力。

新型储能技术当中,我比较偏好压缩空气储能,用低科技解决高科技的问题,我们觉得要找到一种新型技术、提高能效转化,现在压缩空气储能的转化已经能达到65-70%。我们自己给自己定个目标,只有通过新技术实现80-90%,它的经济性才能体现出来。如果用我说的压缩空气罐体,金属罐体就不受场景的制约,它不一定要压到熔盐洞去,我们的沙戈荒都可以安装金属罐体,进行压缩空气的液态化存储,然后能量的反向释放。你想弃风、弃光的地方,你把全部风电光电转换为压缩空储能气,在高峰时段、正电价的时候,我把它释放出来,你想我就是损失55%的电量,储能也赚了。新疆的光伏上网电价0.16元,即使2度电通过储能损失转化为1度电上网,也才相当于0.32元,也跟内蒙的电价0.3元差不多。

所以我觉得压缩空气储能是一个可替代的技术,不受环境条件限制,只要有空气,加上泵就可以干。如果能效转化越高,当然我们的经济性越好,我很看好压缩空气储能,这也是英国主导的一种主流方案,美国是用花岗岩体在溶洞进行,英国有用金属罐体储能,我觉得英国技术路线跟我们的设计思路是比较一致的。

最后就是氢储能。氢储能当中的氢电转化,零碳实验室也有氢璞实验室,氢璞是德国留学回来的一个青年博士,开发研制了氢电堆一系列成熟技术,这里面唯一的痛点就是氢的存储和安全运输的问题。所以上午院士的讲演,我想补充分享一个新技术发展方向,氢转氨,就有氮参与的稳定可靠的氢能存储新模式。最好的能量存储和运输方法就是液体,你们看到咱们的石油转化成汽油和柴油都是液体。如果氢转成醇、氨,作为运输是可靠的,然后再逆转回来,所以这种路线还是可行的。所以我对绿电转绿氢,由氢转醇、氨跨域运输,或绿氢再还原转电就地上网,这两种方案都是可行的。并且氢转醇也可以变成汽车的燃料,添加到石油制剂的汽油里面混合使用,它可以降低汽车的碳排放量。

所以我觉得储能技术是未来我们重点要推广的地方。新能源配储,今天大家都很关注,就是因为它对投资增加的那部分大家没有去关注。如果新能源都配储,通过储(我刚才说的压缩空气手段和氢能转化手段)把它变成可靠的电压频率的电源,叫“高质量电源”,你上网是不受约束的。为什么国网、南网都不愿意新能源上网?就是你的波形、你的频谱、你的电压的不稳定,对电力主网的冲击确实太大。你通过压缩空气再转化回来,通过氢-氨转换、氢-电再转换,上网的电能质量高,我觉得对于主网的传输也没有什么压力。所以这个技术,我觉得往前推一推也是可行的,关键就是要看投资人怎么做,你觉得是经济的,它就可行。比如我们在塔克拉玛干沙漠里面搞的所有光伏电站,你都通过我的技术手段再上网就是经济的,就看怎么探索,这是我提出的技术路线,供业界参考。

第三是我们的绿色能源,就是光伏和风电,大家都知道现在的光伏板光电转化效率越来越高,23%都有,刚刚看到有些钙钛矿光伏电池组件能做到超过30%,只是它的寿命期太短的问题需要解决。最后是BIPV技术,屋顶墙面一体化光伏,可以更多增加我们的受光面和投资的经济性。

第四个是碳数字化,我后面再详解。

现在谈谈储能这个关键技术问题。我们以新能源为基础进行绿色算力基础设施建设,数据中心的不间断电源是以铅酸电池等电化学储能为基础。这里面大家很关注AI技术与微电网,也是刚才浙江大学的老师给我们分享的关键技术。我们通信网络建设技术规范当中的配储是强制的,不像今天发电企业、新能源企业对配不配储没有规范要求,或者你有新技术,你可以不配。但是实际上你不配储,真不行。我昨天晚上参加储能理事会闭门会议,从技术经济比较分析来看,配储是必须的,你没得选。所以你做大规模新能源电站的时候你必配储,小规模的分布式光伏电站你可以不一定配。但是我们的通信电源建设技术标准的配储是强制性的,所以你看到中国电信内蒙云基地,亚洲第一大云计算中心,华信院设计的柴油发电机,我们的不间断电源、铅酸电池,虽然常年都是备用型的,可以说五年能用上五次的机会都不多,即使我们采用双路市电保障数据中心供电,很可靠,但我们依然配储,是强制性的。

未来的新能源电池,我觉得今天上午舒印彪院士讲得好,我们要跨这个领域把这个标准定下来,变成世界标准。如果说真正是技术可靠,你把储能做成标准和规范放进去,投资人就把它算完整。算完整了就不会产生说我这个不经济或者受什么制约。新的技术手段怎么配储?你有得选。所以我今天做论坛,引导我们的厂家要技术革命、技术攻坚,向更可靠、更经济、更高效、更环保的技术做产业化配套,所以引导大家往这边走。

蓝图架构,刚才我也重复讲了,就是零碳实验室的三大板斧:节能到绿电到储能。整个围绕我们通信网络的高耗能单元5G基站,原来4G是300瓦,后来到了5G是3500瓦。我们数据中心更是能耗大户,基本占运营商用电量的50%到80%,可能未来占比还会越来越高。我们整个通信行业用多少电?没有公开数据,我毛算大概2000亿(现在的状态),没有用大规模AI,未来发展AI可能会到四千亿。这个时候用多少个GW的装机能量能解决?我毛算一下是155,就像我们的电路带宽的标志一样是155兆,现在是155GW就能解决2000亿的行业用电量。未来呢?乘2翻一倍,用310GW就能解决通信行业的碳中和问题。感觉信息通信行业实现第一个零碳目标压力不大,毕竟行业用能占比还是较低。采用光伏电站的集中式+分布式结合,通信行业能实现碳中和,我们心里面是有数的。

这边也跟大家汇报一下我们青海电信的零碳数据中心,就是华信院与国网青海电力大数据中心等团队合作完成的绿色算力基础设施,也是中国电力发展促进会前年颁给我们的一个优秀奖,把数据中心做成完全零碳。国家电网青海电力大数据中心开发了一个平台系统进行新能源溯源,水、风、光三种绿色电力的数字化溯源,投资4600万开发的电力大数据中心平台,也是工信部科技司支持的一个大科研项目。

这里面的关键器件,相对来说是技术核心。在清华大学电机系的核心技术,不重复,这是郑教授领衔的。

然后是国能集团,就是我们的BIPV光伏技术,是由汤博士领衔。

信产研究院是我们国家电网二级单位,智能电网是我们实验室周博士领衔的。信产集团的实验室,也是零碳联合实验室在北京昌平的一个重点实验室成员。

重庆大学微电子学院谭教授领衔的低功耗芯片,与浙大合作以后开启超低功耗芯片技术研究,这是在以前芯片科技领域做一个延伸。

重大的能动学院做低品位能源,就是数据中心的三五十度的低温余热怎么转化成生产用途我们要配套的是办公或者酒店,或者是周边的谷物烘干等等类型的余热利用。数据中心产业,最好边上的工厂或办公,酒店等给你配套起来,你可以把低温热水利用起来做生活热水,所以这也是一个技术延伸。

这是氢璞实验室的氢电堆,就是氢转换电的一个装置。

数据中心,我们自己的AI管控系统,目前实现的节能一般是20%-30%。AI技术可用,但是节能效果也有天花板,所以这是一个普通的成熟应用。

这是在我们自己的能源管控技术当中,从能源管理的平台到我们的电气系统的节能到暖通系统,它是核心的用电单元,到因时制宜节能到可持续节能,我们做了一个思维导图,我们用这个方法实现综合节能。

最后是新能源,是新的智慧光储云平台,去年也得到中国能源研究会给我们发的一个奖项:光储云绿能平台。我们从分布式电网到集中式电网的规划、到设计、到建造、到运维一体化,采用一个信息系统平台把它所有的全生产链条都管理起来,获得了越秀集团的好评,一个单就签了30亿,所以科技是生产力,今天跟大家汇报一下,也是我们去年的一个卓越创新,也获得了业界的认可,特别是国家电网的认可。

这是我们实验室当中的物联网,这是我们自己做的,给中国移动做的,叫风光储一体,以及自然能冷交换一体机,我们做了一个物联网节能平台。

二、服务能力

中国通信建设集团有限公司按照行业属性归属于中国建筑行业央企“九大建”之一,与中建、中铁建、中能建一样,有咨询设计、工程总包、咨询监理、软件开发、智能平台等服务能力。

我们有碳交易、碳汇等等合作伙伴,零碳实验室跟北京绿交所签了战略框架,所以与碳相关的这些能力我们都具备。我们有绿电销售,主要是给中国电信集团自己买绿电、用绿电。北京电信是我的主要客户,中国电信集团总部也是我的客户。

通信行业需要有一家专门的碳排放检测认证机构,零碳实验室刚注册完成 准备开展信息通信行业的碳轨迹和碳排放的检测认证,我们已经拿到了工商注册经营牌照。

三、标杆案例

这是我们做的标杆案例,就是刚才提到的越秀光伏。还有华润集团的分布式光伏、北师大海口校区的屋顶光伏、德国中心光伏电站,今天上午德国储能协会的会长在这儿做了交流,2023年中国通建为德国中心光伏电站安装完工举行了验收仪式正式投产,上海中心的屋顶上实现了光伏利用二次开发。

四、标准建设

我们去年讲的信息通信网络储能标准,本来是中国通建领衔申请的,最后学会审核把这个任务交给了中国联合通信集团公司(中国联通)主编,中国通建参与编制,和中国移动、中国电信等电信运营商一块联合制定信息通信基础设施储能系统标准。核心内容包含基站、数据中心等通信网络基础设施的储能怎么设计,核心内容是储能系统的接入及运维方法,以及储能的系统定额参数及环境要求,以及储能系统的计算方法,以及储能控制系统的要求,以及储能的安全性要求、储能相关的设备要求、储能线路敷设安装等等。

但总体来说,零碳信息通信网络技术标准把通信网络从节能、储能到绿能、到碳数字化等网络全生命周期都设计包含了,我们牵头的零碳信息通信网络技术标准正在开始编制当中,储能标准是其中一个子项。我们的标准编制完成以后,计划再提交到中国通信学会、中国通信企业协会正式立项。当然有那么一个编制过程,1-3年,我们先把国内的团标立出来,再申请变为行业标准、国家标准,走向世界成为国际标准,提高中国在全球标准领域的技术话语权。

我的主要报告就大概是这些。如果说有不妥之处,敬请曾老师和在座各位专家批评指正。谢谢各位!    

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关键字:第十五届储能大会暨展览会

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