混合能源系统能解决数据中心电力问题吗？ - 上海国际电力元件

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数据中心开发人员正在努力寻找运行高要求应用程序所需的电力。在许多情况下，电网要么没有电力，要么电力供应不够快。因此，混合能源方案应运而生，新数据中心由多种能源供电。

在最近于达拉斯举行的 PowerGen International 会议上，讨论了混合能源系统的概念。该方案的理念是，每个设施将混合搭配来自电网、现场电力、附近风能和太阳能发电场、能源储存以及核能的电源。

对于每个站点，混合能源安排都会有所不同。每个新数据中心都必须评估哪些能源可用且足够灵活，哪些能源最便宜，哪些能源有助于他们实现可持续发展目标。“数据中心的繁荣需要大型数据中心所有者和开发商、公用事业公司、政府和其他利益相关者之间更紧密的合作，以确保我们能够满足人工智能的需求，同时为所有客户提供可靠、负担得起的电力，”电力研究所 (EPRI) 电气化和可持续能源战略副总裁 David Porter 说。

对电力的无止境的需求

据 EPRI 称，到 2030 年，数据中心预计将占美国电力需求的 9%，高于目前的 2% 左右。过去，大型数据中心可能需要高达 150 兆瓦的电力。西门子能源可持续能源系统设计师 Joshua Brooks 表示，如今，需求量达到 500 兆瓦、1 吉瓦甚至更高。

“在许多情况下，快速建设数据中心比成本更重要，”Brooks在上个月的 PowerGen 会议期间表示。

话虽如此，建设过程中必须考虑许多因素，包括工厂效率、电力成本、备用发电的启动时间、电网可用性、电价波动、寻找可持续能源、空间限制、许可、社会和公众接受度、碳足迹以及实现可靠和不间断的电力供应。最后一个因素对人工智能数据中心尤其重要，但所有元素都在能源系统设计 (ESD) 中发挥作用。

“ESD 是关于在给定约束条件下针对特定目标优化能源系统的设计，”Brooks说。

目标各不相同。一些设施希望最大限度地减少支出，一些设施希望尽可能降低碳足迹，而另一些设施希望该设施快速启动并运行。每个潜在站点都代表着某些限制。这些可能是昂贵的电力、排放限制、土地和互连可用性，或利用税收优惠。因此，每个项目都需要进行评估，以确定正确的能源发电技术和能源存储组合，以满足预期负载。

“你正在解决一个数学优化问题，而解决方案会根据不同的优先级而有所不同，”Brooks说。

选择正确的混合能源模型

数据中心基础设施设计公司使用建模来帮助那些考虑建立新数据中心的人决定最佳前进道路和要包含的正确技术集合。考虑到每次构建的变量数量之多，没有简单的答案。特定于站点的输入数据可能会因负载曲线、商品价格、可再生能源发电可用性、天气数据或客户的技术偏好而改变方法。

Brooks引用了美国西部拟建的 500 兆瓦数据中心的案例。运营商已经投资了风力发电，并希望利用这项投资，同时实现数据中心 99.99% 的可用性。建模确定了不同的场景和各种能源组合，以确定哪种组合代表了该设施最低的能源成本 (COE)。

这些方案包括风能、太阳能、天然气发电、氢气和混合能源。模型比较了各种情景下的二氧化碳强度和 COE。最便宜的是天然气联合循环电厂，每兆瓦时 (MWh) 40.1 美元，但碳强度也最高。无碳替代方案包括使用氢气运行的燃气轮机以及使用风能、太阳能和电池储能。但是，每兆瓦时的成本为 93.9 美元。折衷方案比低成本方案少排放 65% 的二氧化碳，价格为每兆瓦时 43.8 美元。它包含约 75% 的风能，其余部分则从电网购买。

“低成本和低碳电力之间存在可量化的权衡，”Brooks说。

还模拟了一个 1 GW 的数据中心。如果完全使用氢气来实现零碳强度，成本将为 78.5 美元/兆瓦时。仅使用天然气的方法将使成本降至 42.9 美元/兆瓦时，但二氧化碳强度将上升至 103 磅/兆瓦时。事实证明，结合风能、太阳能和电池的更复杂的混合系统是最佳选择。它通过在不同时间从一种能源切换到另一种能源，并且仅在其他能源不可用或昂贵时使用天然气涡轮机发电，从而提供定价优势。

“最经济的系统必须在考虑资本成本、运营和维护成本、效率和所需土地方面优于其他系统，”布鲁克斯说。“给定数据中心的最佳能源系统必须根据碳足迹、采购时间表、复杂性、水强度和成本表现良好。”

燃料灵活性

对于那些考虑使用氢气或其他绿色替代品的人，Brooks建议在购买设备时具有燃料灵活性，以便它可以使用目前手头上的任何能源，并在有更可持续的燃料可用时切换到更可持续的燃料。西门子高管还告诫那些设计、指定或选择数据中心设备和发电类型的人要密切关注高可用性和电能质量。

“发电资产必须设计成满足数据中心快速变化、高度动态的负载要求，”他说。“混合发电系统通常涵盖所有要求。制定混合设计需要在项目开发的最初阶段采用系统工程方法和仔细分析。”

混合能源的未来

许多数据中心都在寻求绿色解决方案以满足可持续发展指令。然而，Compass Datacenters 首席执行官 Chris Crosby 认为，这只是难题的一个方面，可能并不总是最好的方法。

例如，风能和太阳能可能在某些地区无法使用，可能受到传输限制，或者可能增加太多成本。为每个站点找到最佳方法可能涉及多代解决方案，特别是那些可以满足项目时间表的解决方案。毕竟，需求处于前所未有的水平。任何建造新数据中心的人可能选择有限。

“尽管面临消费挑战，但数据中心可以更好地改造电网，”Crosby 说。“但目前，我们无法满足需求。”

    文章来源：千家网

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