数据中心如何帮助保障能源供应

发布时间:2022-12-03 10:07

随着时间的流逝和冬天的临近，人们担心英国即将遭遇一场能源危机，甚至可能导致轮流停电。

虽然英国国家电网ESO最新的冬季展望预测表明，未来几个月将有足够的电力满足需求，但利润率将很低。

如果全欧洲的天然气短缺加剧，电力系统运营商设想的最坏情况是，家庭和其他能源消费者将面临三小时的停电，类似于1974年臭名昭著的“每周三天”期间的情况。

为了缓解这种情况，英国国家电网正在采取缓解措施，例如从燃煤电厂获得2GW的额外电力，足够为60万户家庭供电。

从11月1日起，英国政府还推出了一项需求灵活性服务，该服务将鼓励家庭和商业能源用户减少高峰时间的消耗，政府认为该计划将再减少2GW的电力需求。

家庭每天将获得约10英镑，用于过夜使用洗碗机或滚筒式烘干机等耗电设备，而企业也将获得减少需求或在高峰时段改用电池供电的报酬。

就其本质而言，数据中心是能源密集型业务。而且该行业非常清楚可持续发展的必要性。那么运营商们能做些什么来帮助电网应对这些即将到来的供需压力呢？

一种可能性在于数据中心使用不间断电源和电池作为防止破坏性停机的最终保险。

由于通信软件和协议的快速发展，以及电池技术的改进，如防循环或锂离子电池，许多现代数据中心UPS与当今的智能电网兼容。这提供了将UPS从无功设备转变为动态“虚拟电厂”的机会。

智能电网UPS与当地电网通信。根据实时情况，它们要么将储存的电池电量重新输入电网，要么在需要时从电网中提取电能，以帮助平衡供需，保持稳定的频率。

调峰潜力

数据中心的UPS可以帮助电力网络的第一个领域是调峰。这个概念基本上使用UPS电池来有效地限制站点从主电源汲取的电力。

因此，在实践中，如果UPS输出上的负载高于设定水平，UPS将从电源中提取一部分负载，其余的来自电池组。

调峰有多种形式。第一种选择是静态的，因为UPS具有固定的设置，只需将峰值降低到该限制即可。

第二种是用户控制的调峰，数据中心操作员可以在需要时通过向UPS发送命令来降低输入电源功率。可以通过无电压接触或通信协议来做到这一点。

如果站点电源较弱或依赖发电机组，则第三种选择被称为冲击负载缓冲，这实际上会使存储在电池中的能量减慢输入电源。

最后，我们有动态调峰，这是最常见的应用。顾名思义，它与现场的实时条件密切配合。

以一个数据中心为例，其合同限制为1MW主电源。典型负载范围为500-900kW，而临界负载为300kW。在高峰时期，最大负荷可能为1.2MW，这显然违反了合同义务。

因此，当这种情况发生时，UPS会自动推动储存在电池中的能量，以减少电源所需的电力。在负载较低的时段，UPS会为电池充电以备将来使用。

稳定电网频率

智能电网UPS可以发挥需求侧响应作用的另一个领域是帮助保持稳定的电网频率。

这个时候，就需要专门为数据中心和其他大型能源用户开发Master+解决方案。

它汇集了一个高效率的智能电网UPS，使用的是防循环铅酸电池，虽然它也可以与锂离子电池工作。由于电池结构非常紧凑，该解决方案可提供多达四倍的可用容量，同时只需将占地面积增加20%。

至关重要的是，这为紧急备份和商业化提供了充足的电池容量。

该解决方案还包含了一个高度安全的综合监控系统，允许与电网进行双向通信。这种监视也有助于预测性维护。

最后一个要素是签订市场合同，以便数据中心能够参与能源市场，而不承担任何风险。

实际上，电池被分成两个不同的部分。第一个是备份段，约占总容量的30%。这是由UPS控制的，只有在电源故障时才能用于支持关键负载，因此不会影响可用性。

其余70%构成“商业”部分，RWE可以将其部署到电网平衡方案中，如固定频率响应，这有助于国家电网将安全电网频率保持在50Hz的1赫兹以内。

如果频率超过50hz,UPS将从电网获取电力进入电池以降低频率。反之亦然，当频率下降时，UPS将从电池中储存的电力推回到电网中。

在系统运行过程中，典型的充电状态在60-70%之间。因此，在电源故障的情况下，我们不仅有备用部分的电力，还有商业部分的剩余电力来为自动驾驶系统充电。

作为RWE获得电池商业部分使用权的回报，数据中心运营商获得了以下方面的回报：大幅折扣的优质电池系统、延长的备份时间、24/7监控、更低的维护成本、降低的电网电价（每年每兆瓦可能价值6000英镑）以及额外的创收机会。

为了更大的利益确保供应

就在几个月前，微软透露，其在爱尔兰的整个数据中心产品组合将在2022年底前使用锂离子电池将储存的电力送回电网。

这将减少对天然气和燃煤电厂的依赖，以维持至关重要的纺纱储量，并有助于显著减少爱尔兰能源部门的碳排放。

随着UPS、电池和智能电网技术的不断进步，其他数据中心运营商可以跟随微软的脚步，利用其备用电源系统实现更大的利益。