中国储能网讯：

一、“双碳”目标下，储能系统进入数据中心将成为全球发展趋势

传统数据中心供电设计存在备电系统利用率低、碳排放大、电池性能差等问题。当前，传统数据中心供电设备存在三个问题：一是利用率低，储能电池和柴油发电机组的“过供给”造成大量浪费。数据中心为保障用电可靠性，通常会以远高于平均功耗需求的峰值负载配置供电设备。目前数据中心普遍使用超过20GW的柴油发电机组作为备用电源以应对长时间断电，同时配备一定容量的铅酸电池。然而，由于目前电网供电可靠性较高，大部分时间备用电源处于闲置状态。据统计，Google数据中心总功耗需求超过峰值功耗90%的时间不到其运行总时间的1%。二是碳排放大，风能、太阳能出力不稳定与数据中心用电不匹配问题突出。当风能、太阳能供给不足以驱动数据中心的时候，供电系统缺乏相应的调节机制，导致数据中心只能从碳排放较高的电网获取电力。三是储能电池性能差，不能深度参与电网互动。约有97%的数据中心采用铅酸电池作为储能元件。铅酸电池存在能量密度较低、在高强度使用下寿命大幅缩短、充放电能源损失较高等缺点，难以适应与电网互动中的频繁调度。 

拓展数据中心储能系统的使用场景，可最大限度地提高储能资产的利用率及系统运行收益。在新能源供电逐渐成为设计主流的背景下，绿色数据中心必须能够应对新兴负载和新能源电力的复杂性与多变性。既要满足服务器安全供电需要，又能在频繁随机的充放电下保持储能设备的高可用性和使用寿命。除作为备用电源提供电力保障外，储能系统在数据中心中还可发挥三方面作用：一是替代柴油发电机组。由于柴油发电机组启动时间较慢（往往需要几分钟），无法应对突发性电网断电。用储能锂电池替代柴油发电机组备用回路，可提高供电稳定性、减少碳排放。二是平滑新能源输出。储能系统可起到存储电量的作用，在不降低数据中心性能的情况下，帮助其在空间维度上有效地调度新能源，从而提高新能源利用率。三是削峰填谷。数据中心运营商可利用储能系统的选择性在用电高峰放电，在用电低谷蓄能，再通过调度储能电池参与电力系统调峰调频，实现峰谷价差套利或获得电力市场辅助服务补贴，最终达到降低用电成本的目的。

国内外对储能系统与数据中心融合应用进行了一系列探索。欧美将储能系统与数据中心融合应用的主要思想是通过改变储能系统的结构与管理方式，把数据中心储能电池由应急供电设备（极少使用）转变为主动参与到功耗管理的能源缓存设备（频繁使用），将数据中心的角色从简单的电力消费者转变为可灵活调用的电力产消者。例如，2013年，日立公司对比测试了铅酸电池、锂离子电池、液流电池应用于数据中心的各类参数。研究结果显示，综合考虑安全性、循环使用寿命、充放电效率、响应速度等电池特性，磷酸铁锂电池是最为适合面向绿色数据中心的储能系统。2022年，谷歌公司宣布，在比利时的StGhislain数据中心采用5.5MWh锂离子电池系统替代同等装机容量的柴油发电机，其中的2.75MWh用于优化比利时电网的需求响应计划，储能系统与其他分布式能源实现整合。我国关于绿色数据中心的研究大多关注自身的内部能量管理，将数据中心储能系统作为一种灵活性资源的研究刚刚起步。例如，2021年，世纪互联在佛山建成国内首个将规模化储能技术应用于数据中心的项目。储能系统通过每天“两充两放”以提高数据中心自充自用的经济性。

二、储能系统与数据中心融合应用面临的挑战

“磷酸铁锂储能电池+数据中心”的安全性有待验证。完备的安全方案是储能型数据中心推广应用的根基。储能型数据中心对蓄电池的放电功率要求高、放电深度要求大，并且长期处于浮充状态，对数据中心的供电安全（包括断电和火灾）造成极大挑战。因为锂电池故障导致数据中心失火事故时有发生。例如，2022年，韩国SK与IBM的共建数据中心因电气设备室锂电池起火，导致韩国国民社交软件KaKao、门户网站Naver大面积瘫痪，韩国互联网因此蒙受巨大损失。

参与电力系统调峰调频的定价机制不健全，尚无清晰盈利模式。一方面，由于我国还处于电力市场发展探索阶段，现有的电力辅助服务价格无法体现出数据中心响应速度快、可实时精准调节负荷的优势，当前电力交易市场中的性能指标设置不利于数据中心与其他主体竞争。另一方面，数据中心通过储能系统参与电力辅助服务的全生命周期投资回报不清晰。因与电网互动频繁调度导致电池加速衰减、更换锂电池所产生的额外成本的核算研究较缺乏。

数据中心数字化管理水平有待提升。目前我国数据中心智能化功耗管理程度较低，根据负载的实时状况，动态结合不同时间尺度和空间尺度的功耗管理技术较欠缺。数据中心并网技术复杂，通常会涉及多个不同系统的协调控制。

因此未来数据中心还需要能源互联网技术来实现整套系统的能量管理。在数据中心储能系统与电网互动过程中，需要运用人工智能的应用与大数据分析协调多个系统。在进行削峰填谷时，还需具备较高的储能资源调度预测能力和聚合能力。

三、几点建议

加快数据中心数字化绿色化改造。加速推进磷酸铁锂电池在数据中心的全面应用。鼓励将退役动力蓄电池梯次利用于数据中心领域。充分考虑与电网互动场景下的可靠性要求、机房类型和环境条件等因素，引导运营商对储能电池科学合理选型。加强数据中心智能装置改造和动态节能等新技术的推广应用，发展智能化能源管理系统，提高智能管控效率。

建立符合数据中心用电特性的电力交易市场机制与盈利模式。总结试点项目成就、局限性。以提高运营商满意度和参与度为目标，核算各方成本与效益，明确各利益相关方参与市场互动的角色，探索适用于电力系统调度的数据中心需求响应实施模式。推动出台数字基础设施储能资源聚合参与电网调峰调频、辅助服务的市场交易政策，进一步细化聚合商的责任、参与形式、参与门槛和补偿标准。

构建和储能型数据中心相适应的安全标准与应急管理体系。坚持源头管控，开展电池的本质安全技术研发，提高储能电池的本质安全水平。组织专家研判储能型数据中心发展新风险，系统分析安全风险防控、安全监管管理和应急救援保障存在的短板，开展风险防控技术及装备研发。厘清责任，强化安全监管。加强储能型数据中心规划选址、设备选型、系统设计及运维、回收等多个环节的安全监管。组织运维单位针对可能存在的电池热失控、火灾等紧急情况编制应急预案，与属地消防救援机构建立协同机制，定期开展演练。