採用新型儲能架構解決資料中心能耗和電力問題

近年來，隨著移動網際網路、物聯網、雲端計算等資料業務需求的爆炸式增長及IT技術的迅速發展，資料中心演變為一個高速發展的產業，成為新一代資訊產業的重要組成部分。有關研究機構預計，2019年我國資料中心的市場規模將超過1800億元，其中約70%是新建資料中心。

                                             

資料中心電力面臨挑戰

與此同時，資料中心面臨著諸如能耗過大、負載量激增、主裝置執行故障等一系列問題，並且變得越來越嚴峻。中國資料中心節能技術委員會資料顯示，2017年中國資料中心總耗電量達到1200-1300億千瓦時，超過了2017年全年三峽大壩發電量（976.05億千瓦時）和葛洲壩電廠發電量（190.5億千瓦時）之和。

保證安全可靠的電力和網路供應是資料中心最基本的兩大功能，所以資料中心都配備有不間斷電源（UPS）。傳統的資料中心電力備用模式是：在市電供給正常時，UPS在“過濾市電雜質”後給負載供電，同時給電池充電；當市電出現異常（中斷供電）時，電池放電透過UPS供給負載保證電力供應。但隨著資料中心規模和密度的增長，這種模式不可避免地會面臨一些突出的問題：

第一，電費支出高。資料中心建成之後的運營成本主要來自於電費，統計表明，電費支出佔資料中心運營支出的60%以上。第二，電池投資高。資料中心備電多用鉛酸蓄電池，這些電池的壽命通常為5年左右，為保證備電安全就要定期更換，且多數電池在使用週期內不放電，形成資源浪費（沉沒成本）。第三，電池長期處於浮充狀態，健康狀態不明。有些資料中心甚至需要透過定期的假負載測試來檢驗電池效能，而這筆測試費用支出也相當可觀。

儲能技術成為新的突破口

近年來，資料中心儲能技術快速發展起來，以其削峰填谷、按需響應、按需管理、供電質量保證、再生能源整合、備用能源儲備等特點和優勢，成為解決以上問題的重要手段。

資料中心儲能對電池提出了更高要求。傳統的鉛酸蓄電池因其維護費用高、重量大、需要定期更換以及存在故障隱患，被認為是資料中心電力裝置的“薄弱環節”。相比之下，鋰離子電池具有較長的迴圈壽命，較長的執行時間，以及在較高環境溫度下執行的能力，並具有更高的功率密度，在同等容量下所佔用的空間是鉛酸蓄電池的三分之一，可節省更多的機房空間，同時鋰離子電池還具有瞬時響應能力。

超級電容器與傳統的UPS配置相結合，也可以幫助解決問題。它們不但可以即時響應電力中斷或電力質量問題，而不會因電池電阻問題而導致初始電壓下降；還可以使資料中心更頻繁地使用電池進行調峰，從而減少每月的電力需求成本；同時還有助於延長鉛酸電池的使用壽命。超級電容器的優勢在於其高可用性、相對較少的維護，以及長期使用壽命。

新型儲能架構的優勢

儲能系統的核心除了裝置本身之外，更關鍵的是系統管理。一般設計的儲能系統的工作模式是：孤島模式執行在發電機故障情況下，提供緊急供電；根據電網的配額進行能量分配，解決用電保障的問題。但是，無法實現實時輸出電流源和電壓源的切換，無法保證負載供電不中斷。而以伊頓儲能系統為代表的新型儲能架構，透過最最佳化系統設計，市電模式和儲能系統並行供電，能夠有效地解決電網的異常切換造成的可能斷電，也解決了儲能系統能量分配管理的問題；同時結合最佳化的電池管理技術，可為客戶實現最大化的經濟效益。

伊頓透過結合其自身UPS產品的獨有特點和多項專利技術，推出了兩種更可靠的儲能應用DCS 和 CPSS：

DCS系統基於UPS電氣原理，提供系統96%的工作效率，雙轉化系統，對負載提供實時保護，系統能提供市電模式和儲能系統的並行供應，結合電價可定製化配置電池放電容量，最大化使用電池的容量。

CPSS系統基於伊頓專利特有的交流直供技術，在實時提供市電模式和儲能系統並行執行之外，整套系統提供高達98.5%的工作效率，市電模式和儲能系統的切換時間小於2ms，極大程度地保障了系統的安全可靠且不間斷的執行。

當前，儲能技術已從一個基本概念發展成為當前社會走向低碳經濟所不可或缺的技術前提，成為了推動能源轉型的必要條件。將儲能式產品與資料中心的執行現狀進行有機結合，針對資料中心所存在的問題進行改善，最大限度提高其節能程度和管理水平，是資料中心當前迫在眉睫的需求。

（伊頓電能質量亞太區研發總監 鄭大為）