数据中心储能技术的适用性分析

数据中心承担着数据存储、传输、计算的职能,支撑与保障社会数字经济生产与运行,数据安全和业务连续是数据中心首要的业务目标。因此,在选择储能技术时,安全性是必须要考虑的重要因素。

本文来自微信公众号“CDCC”。

由于各种储能技术的工作原理、性能和技术成熟度等均有所差异,在数据中心应用的适用性也不同。

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数据中心建设储能系统,选择储能技术路线时,需要综合考虑以下因素:

1)安全性

数据中心承担着数据存储、传输、计算的职能,支撑与保障社会数字经济生产与运行,数据安全和业务连续是数据中心首要的业务目标。因此,在选择储能技术时,安全性是必须要考虑的重要因素。

2)节地性

土地是数据中心建设的重要资源因素,有效合理的利用土地资源,使数据中心园区有更多的空间服务于信息设备服务器负载,是新建数据中心要考虑的重要因素,对于已建成的数据中心,改造增加储能系统对空间的约束会更加严格,因此大型储能电站的投入必须考虑系统的能量密度,减少系统占地。

3)投资回报率

数据中心建设储能电站的主要是参与峰谷套利以及未来逐步开放的需求响应市场,储能系统本身是重资产投资,投资回报率是项目决策中的重要考量因素,电池的初始投资成本、使用寿命、循环性能、当地峰谷电价差等方面都是影响投资回报的关键要素。

4)环境友好性

选择环境友好型电池,降低环境负担,既是企业社会责任的体现,也是绿色节能数据中心的关键特征。

5)与备用电源的结合

数据中心的供电要求高,一般均设有不间断电源保障供电,在市电断电时仍需保障正常供电。储能系统也可以兼做备用电源,这样既可减少对备用电源的重复投资,又可将原有备用电源的这类资源充分利用,发挥最大价值,并在运行中实现收益。因此,在考虑数据中心的储能系统时,需要考虑是否可与备用电源结合,其技术关键点在于解决转换时间问题,综合考虑其经济效益。

结合上述的分析因素,对比各类储能技术的优缺点分析,储能技术在数据中心的适用性简要分析如下:

1、机械类储能技术,如抽水蓄能技术成熟、建设容量大,但受制于地理条件限制,一般建设于具备地理条件的电网侧储能项目,不适用数据中心项目。压缩空气储能目前成本较高,适用于有天然的储气岩洞场所,若单独建设储气罐,建设成本和占用场地都无法接受,在数据中心应用的适用性不高。

2、氢能技术目前产业链还不够成熟,存在运输与存储的安全、成本等问题仍,产业链有待进一步完善。但氢储能技术能量密度高,可解决数据长时储能问题,在数据中心应用仍是一个值得研究的方向。

3、液流电池需要使用大型储液罐,能量密度低,目前初投资成本较高,充放电效率较低,这种电池技术路线更适合应用于西部地区新能源发电侧大型储能电站场景,或者具备场地条件要求的数据中心。

目前,数据中心储能场景以不间断电源的备用电源为主,储能方式主流仍然是电化学储能。随着技术的改进,电化学储能的能量密度也有所提高,同时响应速度快,功率输出控制精准,技术相对成熟,安全性相对较高,场地条件要求低,目前仍然是数据中心最为合适的储能技术。数据中心较为适合的电化学储能技术主要为磷酸铁锂电池、铅酸或铅炭电池,此外钠离子电池技术成熟、循环次数提高、商业化成熟后也有一定前景。考虑数据中心从备电到储能、分布式光伏+储能等技术演进,实现峰谷套利、最大程度自发自用、参与电网的需求侧响应,储能系统循环次数和放电深度均比传统的短时备电要求有较大提高,但也需要综合初投资、循环效率、循环次数、残值等全生命周期考察储能系统的投资回报率与经济性。因此,综合而言,电化学储能技术在数据中心储能系统中仍将是主流技术。

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