數(shù)據(jù)中心開發(fā)商正在竭盡全力尋找運(yùn)行高需求應(yīng)用所需的電力。在許多情況下，電網(wǎng)要么無法供應(yīng)足夠電力，要么無法及時滿足需求。因此，混合供電方案應(yīng)運(yùn)而生，新建的數(shù)據(jù)中心開始采用多種能源組合供電。

　　在最近于達(dá)拉斯舉行的 PowerGen International 會議上，與會者討論了混合能源系統(tǒng)的概念。這一理念是讓每個設(shè)施都可以混合搭配不同的電力來源，包括電網(wǎng)、現(xiàn)場發(fā)電、附近的風(fēng)能和太陽能發(fā)電場、能源存儲，甚至可能包括核能。

　　每個場地的混合能源配置都會有所不同。每個新建數(shù)據(jù)中心都必須評估哪些能源可用且靈活性足夠、哪些成本最低、以及哪些能幫助實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。電力研究所 (EPRI) 電氣化和可持續(xù)能源戰(zhàn)略副總裁 David Porter 表示：數(shù)據(jù)中心的蓬勃發(fā)展需要大型數(shù)據(jù)中心所有者和開發(fā)商、公用事業(yè)公司、政府和其他利益相關(guān)者之間更緊密的合作，以確保我們既能滿足 AI 的供電需求，又能為所有客戶維持可靠、經(jīng)濟(jì)的電力供應(yīng)。

　　根據(jù) EPRI 的數(shù)據(jù)，預(yù)計到 2030 年，數(shù)據(jù)中心將消耗美國 9% 的電力，而目前這一比例約為 2%。過去，一個大型數(shù)據(jù)中心可能需要高達(dá) 150 MW 的電力。而如今，根據(jù)西門子能源可持續(xù)能源系統(tǒng)設(shè)計師 Joshua Brooks 的說法，incoming 的需求已達(dá)到 500 MW、1 GW 甚至更高。

　　Brooks 在上個月的 PowerGen 會議上表示：在許多情況下，快速建設(shè)數(shù)據(jù)中心比成本更重要。

　　然而，在建設(shè)過程中必須考慮諸多因素，包括發(fā)電效率、電力成本、備用發(fā)電啟動時間、電網(wǎng)可用性、電價波動、尋找可持續(xù)能源、空間限制、許可證、社會和公眾接受度、碳足跡，以及實(shí)現(xiàn)可靠不間斷供電。最后一點(diǎn)對 AI 數(shù)據(jù)中心尤為重要，但所有要素都在能源系統(tǒng)設(shè)計 (ESD) 中發(fā)揮作用。

　　Brooks 說：ESD 就是在給定約束條件下，針對特定目標(biāo)優(yōu)化能源系統(tǒng)設(shè)計。

　　目標(biāo)各不相同。有些設(shè)施希望最小化支出，有些希望盡可能降低碳足跡，還有些希望設(shè)施能快速投入運(yùn)營。每個潛在場地都存在特定的限制條件，可能是昂貴的電力成本、排放限制、土地和互聯(lián)可用性，或利用稅收優(yōu)惠等。因此，每個項目都需要評估，以確定適合的能源發(fā)電技術(shù)組合和能源存儲方案來滿足預(yù)期負(fù)載。

　　這是在解決一個數(shù)學(xué)優(yōu)化問題，解決方案會因不同的優(yōu)先級而變化，Brooks 說。

　　數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施設(shè)計公司使用建模來幫助考慮建設(shè)新數(shù)據(jù)中心的客戶決定最佳發(fā)展路徑和適當(dāng)?shù)募夹g(shù)組合。鑒于每個建設(shè)項目涉及大量變量，沒有簡單的答案。特定場地的輸入數(shù)據(jù)可能會因負(fù)載特征、商品價格、可再生能源發(fā)電可用性、天氣數(shù)據(jù)或客戶的技術(shù)偏好而改變方案。

　　Brooks 舉例說明了美國西部一個擬建的 500 MW 數(shù)據(jù)中心案例。運(yùn)營商已經(jīng)投資了風(fēng)力發(fā)電，希望在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心 99.99% 可用性的同時充分利用這項投資。通過建模識別不同場景和各種能源組合，以確定哪種方案能為設(shè)施提供最低的能源成本 (COE)。

　　可選方案包括風(fēng)能、太陽能、天然氣發(fā)電、氫能和混合方案。建模比較了各種場景的二氧化碳強(qiáng)度和 COE。最便宜的是天然氣聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠，每兆瓦時 (MWh) 40.1 美元，但碳強(qiáng)度最高。零碳替代方案包括使用氫氣驅(qū)動的燃?xì)廨啓C(jī)，并結(jié)合風(fēng)能、太陽能和電池儲能。但成本將達(dá)到每兆瓦時 93.9 美元。一個折中方案的碳排放比低成本方案減少 65%，價格為每兆瓦時 43.8 美元。它包括約 75% 的風(fēng)電，其余從電網(wǎng)購買。

　　低成本和低碳電力之間存在可量化的權(quán)衡，Brooks 說。

　　他們還對一個 1 GW 數(shù)據(jù)中心進(jìn)行了建模。如果完全使用氫能以實(shí)現(xiàn)零碳排放，成本將達(dá)到每兆瓦時 78.5 美元。純天然氣方案可將成本降至每兆瓦時 42.9 美元，但二氧化碳強(qiáng)度將升至 103 磅/兆瓦時。一個更復(fù)雜的包含風(fēng)能、太陽能和電池的混合系統(tǒng)被證明是最優(yōu)的。它通過在不同時間切換不同能源，僅在其他能源不可用或昂貴時使用天然氣輪機(jī)發(fā)電，從而提供價格優(yōu)勢。

　　最經(jīng)濟(jì)的系統(tǒng)必須在資本成本、運(yùn)營維護(hù)成本、效率和所需土地方面優(yōu)于其他方案，Brooks 說。對特定數(shù)據(jù)中心而言，最佳能源系統(tǒng)必須在碳足跡、獲取時間、復(fù)雜性、用水強(qiáng)度和成本等方面表現(xiàn)出色。

　　對于考慮使用氫能或其他綠色替代能源的企業(yè)，Brooks 建議購買具有燃料靈活性的設(shè)備，使其能夠使用當(dāng)前可用的任何能源，并在更可持續(xù)的燃料可用時切換。西門子的這位高管還提醒那些設(shè)計、指定或選擇數(shù)據(jù)中心設(shè)備和發(fā)電類型的人員要特別注意高可用性和電能質(zhì)量。

　　發(fā)電資產(chǎn)必須設(shè)計為滿足數(shù)據(jù)中心快速變化、高度動態(tài)的負(fù)載需求，他說?；旌习l(fā)電系統(tǒng)通常能滿足所有要求。制定混合設(shè)計方案需要系統(tǒng)工程方法，并在項目開發(fā)最早期階段進(jìn)行仔細(xì)分析。

　　許多數(shù)據(jù)中心正在尋求綠色解決方案以滿足可持續(xù)發(fā)展指令。然而，Compass Datacenters 的 CEO Chris Crosby 認(rèn)為這只是問題的一部分，可能并不總是最佳方案。

　　例如，某些地區(qū)可能無法獲得風(fēng)能和太陽能，可能受輸電限制，或可能過度增加成本。為每個場地找到最佳方案可能涉及多種發(fā)電解決方案，特別是那些能滿足項目時間表的方案。畢竟，需求正處于前所未有的水平。任何建設(shè)新數(shù)據(jù)中心的人可能都面臨有限的選擇。

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　　Crosby 說：盡管面臨消耗挑戰(zhàn)，數(shù)據(jù)中心可以改善電網(wǎng)。但目前，我們無法跟上需求。