理解清楚數(shù)據(jù)中心運營和UPS使用的痛點,有助于幫助我們知道如何去解決現(xiàn)存的問題。得益于近年來儲能技術(shù)的發(fā)展,建設(shè)儲能型數(shù)據(jù)中心,順理成章地成了解決以上應(yīng)用痛點的重要手段。

　　近年來,電化學(xué)儲能的發(fā)展如火如荼。本文以數(shù)據(jù)中心發(fā)展儲能創(chuàng)造豐富的盈利模式和商業(yè)模式為切入點一起和大家去探討。

　　數(shù)據(jù)中心由計算機系統(tǒng)和與之相配套的設(shè)備,以及冗余的數(shù)據(jù)通訊連接、環(huán)境控制、監(jiān)控和各種安全裝置等一整套復(fù)雜的設(shè)備構(gòu)成,是數(shù)據(jù)傳輸、計算和存儲的中心。伴隨著我國移動通訊、大數(shù)據(jù)、云計算、網(wǎng)絡(luò)支付和人工智能等業(yè)務(wù)的爆發(fā)式發(fā)展以及“互聯(lián)網(wǎng)”向產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域的加速滲透,帶動了互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)的傳輸、計算和存儲需求的飛速增長,進而激發(fā)對數(shù)據(jù)中心等基礎(chǔ)設(shè)施的需求。研究數(shù)據(jù)顯示,2010～2016年,我國IDC市場規(guī)模增長近7倍,年均增長率達到39.19%,而2017年后,我國數(shù)據(jù)中心的市場規(guī)模仍繼續(xù)保持快速增長,預(yù)計2019年,我國數(shù)據(jù)中心的市場規(guī)模將超過1800億元,其中約70%是新建數(shù)據(jù)中心。

　　2、電池每天放電,可以通過放電后的截止電壓知曉電池的健康狀態(tài)。調(diào)查顯示,數(shù)據(jù)中心運維經(jīng)理所擔(dān)心問題排名第一位的,便是備電安全性。如上所述,常規(guī)數(shù)據(jù)中心的電池很少放電,電池狀態(tài)不可知。對電池而言,放電后的截止電壓是反應(yīng)電池健康狀態(tài)的最佳指標(biāo),儲能型數(shù)據(jù)中心,電池每天都會放電,放電后電壓一目了然,很容易判斷電池好壞,有助于及時剔除不良電池,同時也省去了每年做假負載測試的費用。

　　電網(wǎng)發(fā)電和用戶用電之間是一個動態(tài)平衡,為提高在用電低谷時段的機組利用率,降低發(fā)電成本,增效減排,我國從1993年開始實行峰、谷電價制度,此制度的設(shè)計初衷是利用經(jīng)濟手段引導(dǎo)社會錯峰用電。峰、谷價差的存在,就給儲能通過“低儲高發(fā)”提供了套利空間。但由于儲能成本限制,單純的削峰填谷項目很難獲得可持續(xù)的盈利空間,數(shù)據(jù)中心建設(shè)本身就需要大量電池和UPS主機投入,這為峰谷套利提供了必要條件,但需要解決電池循環(huán)壽命和儲能型UPS主機的功能問題。

　　1、電費支出高企。數(shù)據(jù)中心建成之后,其主要的運營成本來自于電費。統(tǒng)計表明,電費支出占數(shù)據(jù)中心運營支出的60%以上。以在江蘇擁有2000個機柜的中型數(shù)據(jù)中心為例,假設(shè)機柜的平均功率為5kW,則僅機柜一年的耗電量為2000個×5kW×24h×365天=8760萬kWh,江蘇省的平均電價約為0.68元,則僅機柜一項產(chǎn)生的電費就高達5957萬元,這里尚未計空調(diào)、UPS和照明等其它電力設(shè)備設(shè)施所產(chǎn)生的電力消耗。因此如何降低數(shù)據(jù)中心電費支出,對于提高數(shù)據(jù)中心企業(yè)的利潤至關(guān)重要。

　　1、通過削峰填谷模式可以收回電池投資。以一臺功率為500kVA,功率因數(shù)為0.8的UPS配置儲能電池并備用15min為例,為方便計算,均采用西恩迪SHC12250FT這款電池的放電參數(shù),電池價格1元/Wh,電價差以江蘇省0.78元做參考,電池殘值以25%來測算。500kVA的UPS備電15min,需要配置120只SHC12250FT電池。假設(shè)再增加3組電池,放電深度以50%DOD,使用10年計,初步收益測算見測算表。由測算表可以看出，通過將傳統(tǒng)UPS改造成儲能型UPS，在電池壽命周期內(nèi)，不僅可以收回電池投資，還可以獲得大量收益，從而大大節(jié)省數(shù)據(jù)中心的成本。

　　數(shù)據(jù)中心通過向客戶提供機柜租用、帶寬租用和服務(wù)器代理運維等服務(wù)獲取收益。對數(shù)據(jù)中心而言,保證安全可靠的電力和網(wǎng)絡(luò)供應(yīng),是數(shù)據(jù)中心最基本的兩大功能,所以數(shù)據(jù)中心都配備有不間斷電源市電供給正常時,UPS在“過濾市電雜質(zhì)”后給負載供電,同時給電池充電;當(dāng)市電出現(xiàn)異常(中斷供電)時,電池放電通過UPS供給負載保證電力供應(yīng),這種傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心電力備用模式有以下應(yīng)用痛點:

　　傳統(tǒng)普通鉛酸電池不能滿足用戶削峰填谷模式對電池長循環(huán)壽命的要求,開發(fā)新型循環(huán)性電池勢在必行。得益于2006年奧巴馬“清潔能源計劃”的激勵和引導(dǎo),全球范圍內(nèi)掀起對鉛碳電池的研究熱潮并相繼推出產(chǎn)品。

　　所謂鉛碳電池,就是在不改變鉛酸電池電化學(xué)體系的基礎(chǔ)上,通過負極加碳以及對正極和電解液的延壽技術(shù),實現(xiàn)對鉛酸電池循環(huán)性能的大幅提升,其循環(huán)壽命是普通鉛酸電池的3～5倍。電池循環(huán)性能問題的解決,為建設(shè)儲能型的數(shù)據(jù)中心,創(chuàng)造了先決條件。在數(shù)據(jù)中心儲能應(yīng)用中,電池除了要進行削峰填谷之外,還要保證備電時間,因此電池的放電深度一般控制在50%左右,剩余約50%電量用來保證備電時間。眾所周知,電池放電深度越深,其循環(huán)壽命就越短,50%左右的放電深度,恰好既可滿足數(shù)據(jù)中心對電池使用年限(10年)的要求,又可保證獲得較好的削峰填谷收益,性能和要求完美契合。

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　?、匐娀瘜W(xué)電源可放出的電量會受到放電倍率的影響,放電倍率越小,可放出電量越多,反之,則越少。舉例來說,對于鉛酸或鉛碳電池,如果以0.1C(A)倍率放電,可以放電10h,放出的總?cè)萘繛?C(Ah);但如果以1.5C放電,大約只能放電15min,放出的總?cè)萘繛?.375C(Ah),而且大倍率放電還會嚴(yán)重影響電池壽命。在進行削峰填谷時,放電量越大,獲利則越多,因為峰價電時間即放電時間(一般為8h)足夠長,因此可以選擇符合鉛酸電池放電特性的小倍率放電方式來運行,這就需要UPS主機要有具備市電和電池聯(lián)合供電的功能。

　　3、數(shù)據(jù)中心所獲得的備電時間更長。因為電池要多配置幾組,因此,電池在相同功率下的備電時間遠高于常規(guī)配置。當(dāng)然儲能型數(shù)據(jù)中心要建設(shè)在有峰谷價差的地方,且峰谷價差越大,則收益越好,另外也需考慮安裝面積的影響因素。

　　2、雙登電池投資高企,且雙登電池在使用周期內(nèi)不放電,形成資源浪費,是沉沒成本。我國每年生產(chǎn)超200GWh的鉛酸蓄電池,其中有很大比例應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心備電,這些電池的壽命通常為5年左右,為保證備電安全性,基本每5年就要更換一批。目前,我國多數(shù)地區(qū)電網(wǎng)的供電可靠性超99.9%,且由于數(shù)據(jù)中心通常采用雙路市電保障2N互備結(jié)構(gòu),因此電池很少有放電,處于長期被閑置狀態(tài),造成很大的資源浪費。

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　?、诔Ｒ?guī)數(shù)據(jù)中心因為電力供給的可靠性很好,電池很少放電,即使偶爾有放電,充電時間很長,因此可以及時補充回電力。而按照我國現(xiàn)行峰、谷時段分布,谷價電時間一般只有8h,為保證電池放電后的回充量,就要求UPS主機要具備40%額定功率以上的充電能力。

　　通過同主流的UPS主機廠家的溝通,技術(shù)上解決以上問題,完全沒有障礙,所增加的成本也非常有限,這就為建設(shè)儲能型數(shù)據(jù)中心掃除了技術(shù)障礙。