Требования к батареям для хранения энергии в центрах обработки данных в новую эру энергетики

Согласно исследованию ICT Research Consulting, количество центров обработки данных в Китае в 2016 году составило около 56 000 с общей площадью около 16,5 миллиона квадратных метров. Предполагается, что к 2020 году количество центров обработки данных в Китае превысит 80 000, а общая площадь превысит 30 миллионов квадратных метров.

Соответственно, с каждым годом растет потребление энергии. Согласно данным Китайского технического комитета по энергосбережению центров обработки данных, общее энергопотребление китайских центров обработки данных превысило 110,8 млрд кВтч в 2016 году и достигло 12–130 млрд кВтч в 2017 году. Этот показатель превышает годовую выработку электроэнергии плотиной Трех ущелий в 2017 г. (97,605 млрд). Сумма киловатт-часов и электроэнергии, произведенной Гэчжоуской электростанцией (выработка электроэнергии Гэчжоуской ГЭС в 2017 году составила 19,05 млрд. КВтч).

По статистике, расходы на электроэнергию составляют более 60% операционных расходов центра обработки данных, так как же снизить затраты на электроэнергию центра обработки данных? В этом документе обсуждается бизнес-модель центра обработки данных по хранению энергии.

Автор считает, что развитие технологии электрохимического накопления энергии может постепенно подорвать традиционную модель управления питанием центра обработки данных, а также подорвет традиционную инвестиционную модель в этой области. Такой вид подрывной деятельности - благоприятная подрывная деятельность.

В последние годы развитие накопителей энергии, особенно электрохимических накопителей энергии, идет полным ходом и идет полным ходом. Однако за волнением скрывается множество вздохов и «тысячи парусов, которые не беспомощно истощены.

Автор всегда считал, что при существующей энергосистеме трудно продолжать стабилизировать прибыль, просто полагаясь на спред «пик-спад», чтобы поднять шум. Развитие отрасли хранения энергии неотделимо от разумного механизма оплаты или комбинации конкретных сценариев применения, позволяющих найти определенную точку ценности и точку дохода для развития.

Многие коллеги по отрасли спрашивали автора, до того как был сформирован разумный механизм оплаты, каковы конкретные сценарии применения?

В этой статье делается попытка использовать центр обработки данных для разработки хранилища энергии, чтобы создать богатую модель прибыли и бизнес-модель в качестве отправной точки и обсудить со всеми.

Статус-кво и проблемы развития дата-центров

Центр обработки данных состоит из компьютерной системы и связанного с ней оборудования, а также резервных соединений для передачи данных, контроля окружающей среды, мониторинга и различных устройств безопасности. Это центр передачи, вычислений и хранения данных. Наряду со взрывным развитием в Китае мобильной связи, больших данных, облачных вычислений, сетевых платежей, искусственного интеллекта и других услуг, а также ускоренного проникновения «Интернет +» в промышленную сферу, быстрый рост передачи данных через Интернет, вычислений и хранения потребности были продвинуты. Это, в свою очередь, стимулирует потребность в такой инфраструктуре, как центры обработки данных.

Согласно данным исследований, в 2010–2016 годах рынок IDC (Интернет-центров обработки данных) Китая вырос почти в 7 раз при среднегодовом темпе роста 39,19%. После 2017 года размер рынка китайских центров обработки данных продолжал быстро расти, ожидается, что это произойдет в 2019 году. В этом году размер рынка китайских центров обработки данных превысит 180 миллиардов юаней, из которых около 70% составят новые центры обработки данных.

Дата-центр получает доход, предоставляя клиентам такие услуги, как аренда шкафов, аренда полосы пропускания, а также эксплуатация и обслуживание прокси-сервера. Для центра обработки данных обеспечение безопасного и надежного электроснабжения и сетевого снабжения является двумя основными функциями центра обработки данных, поэтому центр обработки данных оснащен источником бесперебойного питания (ИБП). Источник бесперебойного питания состоит из двух частей: основного блока ИБП и батареи. При нормальном питании от сети ИБП подает питание на нагрузку после «фильтрации сетевых примесей» и заряжает аккумулятор. При ненормальном питании от сети (прерывание подачи питания) аккумулятор разряжен. Электропитание обеспечивается нагрузкой источника бесперебойного питания. Этот традиционный режим резервного питания центра обработки данных имеет следующие проблемы с приложением:

1. Высокие счета за электроэнергию. После завершения строительства центра обработки данных его основные эксплуатационные расходы покрываются счетами за электроэнергию. Статистика показывает, что на счета за электроэнергию приходится более 60% операционных расходов центра обработки данных. В качестве примера возьмем центр обработки данных среднего размера с 2000 шкафами в Цзянсу. Если средняя мощность шкафа составляет 5 кВт, энергопотребление шкафа только за один год составляет 2000 * 5 кВт * 24 ч * 365 дней = 87,6 млн кВт · ч, в среднем по провинции Цзянсу. Цена на электроэнергию составляет около 0,68 юаней, а счет за электроэнергию, произведенный только одним кабинетом, достигает 59,57 миллиона юаней. Энергопотребление другого силового оборудования, такого как кондиционеры, источники питания ИБП и освещение, здесь не учитывается. Таким образом, снижение затрат на электроэнергию центра обработки данных имеет решающее значение для повышения прибыльности предприятий центра обработки данных.

2. Высокие затраты на аккумулятор. Кроме того, аккумулятор не разряжается во время использования, что приводит к бесполезной трате ресурсов и невозвратным расходам. Китай производит более 200 ГВт / ч свинцово-кислотных аккумуляторов каждый год, и большая часть из них используется в центрах обработки данных для резервного копирования. Срок службы этих батареек обычно составляет около 5 лет. Для обеспечения безопасности резервного питания необходимо заменять одну партию каждые пять лет. В настоящее время надежность электроснабжения в большинстве регионов Китая превышает 99,9%, и, поскольку в центре обработки данных обычно используется двухканальный источник питания с гарантией + 2N взаимной резервной структуры, аккумулятор редко имеет шанс разрядиться и находится в длительном периоде. -временное состояние простоя, приводящее к большой трате ресурсов.

3. Батарея длительное время находится в плавающем состоянии, и состояние здоровья неизвестно. Как было сказано выше, из-за высокой надежности электроснабжения дата-центра аккумулятор находился в плавающем состоянии и не заряжался один раз в год. Некоторым центрам обработки данных даже необходимо проходить регулярные тесты на фиктивную нагрузку, чтобы проверить работоспособность аккумулятора. Затраты тоже довольно дорогие.

Понимание проблемных моментов в работе центра обработки данных и энергопотреблении ИБП помогает нам понять, как решать существующие проблемы. Благодаря развитию технологий хранения энергии в последние годы, строительство центров обработки данных по хранению энергии стало важным средством решения вышеуказанных проблемных моментов в приложениях.

Требования к хранению энергии в центре обработки данных для батарей и хостов ИБП

Существует динамический баланс между производством электроэнергии в сети и потреблением электроэнергии пользователями. Чтобы повысить коэффициент использования единицы при потреблении энергии, снизить затраты на производство электроэнергии, а также повысить эффективность и сократить выбросы, Китай начал внедрять систему цен на электроэнергию с пиковыми и минимальными значениями в 1993 году. общество использовать пиковое электричество. Существование разрыва между пиковыми и минимальными ценами обеспечивает пространство для арбитража для хранения энергии за счет «низкого уровня хранения и высокой распространенности». Однако из-за ограничений по стоимости хранения энергии трудно получить устойчивую рентабельность для простых проектов заполнения пиков и долин. Само строительство центра обработки данных требует значительных инвестиций в аккумуляторные батареи и хост-ИБП, что обеспечивает необходимые условия для арбитража пиков и минимальных значений, но при этом необходимо решить вопрос о сроке службы батареи и работе хоста ИБП типа накопителя энергии.

1. Требования к хранению энергии в центрах обработки данных для батарей

Традиционная обычная свинцово-кислотная батарея не может соответствовать требованиям режима максимальной загрузки пользователя к длительному сроку службы батареи. Совершенно необходимо разработать новый тип циркуляционной батареи. Благодаря стимулам и руководству Программы чистой энергии Обамы в 2006 году начался глобальный бум исследований в области свинцово-углеродных батарей, и были запущены продукты. Так называемая свинцово-углеродная батарея, основанная на неизменности электрохимической системы свинцово-кислотной батареи, за счет добавления углерода отрицательным электродом и технологии продления срока службы положительного электрода и электролита, производительности цикла свинцово-кислотных аккумуляторов значительно улучшается, а срок службы обычного свинцового аккумулятора в 3-5 раз превышает срок службы кислотного аккумулятора. Решение проблемы производительности цикла батареи создало предпосылки для строительства центров обработки данных по хранению энергии.

В приложении для хранения энергии в центре обработки данных, помимо пикового заряда и заполнения батареи, батарея также должна обеспечивать время резервного питания. Следовательно, глубина разряда батареи обычно контролируется на уровне около 50%, а около 50% оставшейся мощности используется для обеспечения времени резервного питания. Как мы все знаем, чем больше глубина разряда батареи, тем короче срок службы, глубина разряда составляет около 50%, просто для того, чтобы удовлетворить требования центра обработки данных по сроку службы батареи (10 лет), а также для обеспечения длительного срока службы батареи. лучшее отсечение пиков. Преимущества, характеристики и требования идеально подходят.

2. Требования к хранению энергии ИБП для хоста ИБП

Количество электричества, которое может быть разряжено электрохимическим источником энергии, зависит от скорости разряда. Чем меньше скорость разряда, тем больше электричества может быть разряжено, и наоборот. Например, для свинцово-кислотной или свинцово-угольной батареи при разряде со скоростью 0,1 C (A) ее можно разряжать в течение 10 часов, а общая разряженная емкость составляет 1 C (AH); но если он разряжается при 1,5 C, его можно разряжать только примерно на 15 минут. Общая разрядная емкость составляет 0,375 ° C (Ач), а большая скорость разрядки серьезно повлияет на срок службы батареи. В случае отсечения пиков и заполнения впадин, чем больше величина разряда, тем больше прибыль, потому что время пиковой цены на электроэнергию, то есть время разряда (обычно 8 часов), достаточно велико, поэтому можно выбрать небольшой метод разрядки, соответствующий разрядным характеристикам свинцово-кислотного аккумулятора. Для работы это требует, чтобы главный компьютер ИБП имел функцию питания от сети и батареи.

В обычном центре обработки данных, поскольку надежность источника питания очень высока, аккумулятор редко разряжается, и даже при случайном разряде время зарядки велико, поэтому мощность может быть пополнена вовремя. Согласно распределению текущих периодов пика и спада в Китае, цена на электроэнергию в долине, как правило, составляет всего 8 часов. Чтобы обеспечить подзарядку батареи после разряда, хост ИБП должен иметь зарядную емкость 40% или более.

Благодаря общению с основными производителями хостов ИБП технически решите вышеуказанные проблемы, нет никаких препятствий, а добавленные затраты очень ограничены, что устраняет технические препятствия для создания центров обработки данных по хранению энергии.

Страница содержит содержимое машинного перевода.