近年來，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、云計算等數(shù)據(jù)業(yè)務需求的爆炸式增長及IT技術的迅速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心演變?yōu)橐粋€高速發(fā)展的產(chǎn)業(yè)，成為新一代信息產(chǎn)業(yè)的重要組成部分。有關研究機構預計，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。
數(shù)據(jù)中心電力面臨挑戰(zhàn)
與此同時，數(shù)據(jù)中心面臨著諸如能耗過大、負載量激增、主設備運行故障等一系列問題，并且變得越來越嚴峻。中國數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術委員會數(shù)據(jù)顯示，2017年中國數(shù)據(jù)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(fā)電量(976.05億千瓦時)和葛洲壩電廠發(fā)電量(190.5億千瓦時)之和。
保證安全可靠的電力和網(wǎng)絡供應是數(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(UPS)。傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)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”后給負載供電，同時給電池充電;當市電出現(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。但隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)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。數(shù)據(jù)中心建成之后的運營成本主要來自于電費，統(tǒng)計表明，電費支出占數(shù)據(jù)中心運營支出的60%以上。第二，電池投資高。數(shù)據(jù)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(shù)電池在使用周期內不放電，形成資源浪費(沉沒成本)。第三，電池長期處于浮充狀態(tài)，健康狀態(tài)不明。有些數(shù)據(jù)中心甚至需要通過定期的假負載測試來檢驗電池性能，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，數(shù)據(jù)中心儲能技術快速發(fā)展起來，以其削峰填谷、按需響應、按需管理、供電質量保證、再生能源集成、備用能源儲備等特點和優(yōu)勢，成為解決以上問題的重要手段。
數(shù)據(jù)中心儲能對電池提出了更高要求。傳統(tǒng)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，被認為是數(shù)據(jù)中心電力設備的“薄弱環(huán)節(jié)”。相比之下，鋰離子電池具有較長的循環(huán)壽命，較長的運行時間，以及在較高環(huán)境溫度下運行的能力，并具有更高的功率密度，在同等容量下所占用的空間是鉛酸蓄電池的三分之一，可節(jié)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(tǒng)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;還可以使數(shù)據(jù)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;同時還有助于延長鉛酸電池的使用壽命。超級電容器的優(yōu)勢在于其高可用性、相對較少的維護，以及長期使用壽命。
新型儲能架構的優(yōu)勢
儲能系統(tǒng)的核心除了設備本身之外，更關鍵的是系統(tǒng)管理。一般設計的儲能系統(tǒng)的工作模式是：孤島模式運行在發(fā)電機故障情況下，提供緊急供電;根據(jù)電網(wǎng)的配額進行能量分配，解決用電保障的問題。但是，無法實現(xiàn)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(tǒng)為代表的新型儲能架構，通過最優(yōu)化系統(tǒng)設計，市電模式和儲能系統(tǒng)并行供電，能夠有效地解決電網(wǎng)的異常切換造成的可能斷電，也解決了儲能系統(tǒng)能量分配管理的問題;同時結合優(yōu)化的電池管理技術，可為客戶實現(xiàn)最大化的經(jīng)濟效益。
伊頓通過結合其自身UPS產(chǎn)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(tǒng)基于UPS電氣原理，提供系統(tǒng)96%的工作效率，雙轉化系統(tǒng)，對負載提供實時保護，系統(tǒng)能提供市電模式和儲能系統(tǒng)的并行供應，結合電價可定制化配置電池放電容量，最大化使用電池的容量。
CPSS系統(tǒng)基于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(tǒng)并行運行之外，整套系統(tǒng)提供高達98.5%的工作效率，市電模式和儲能系統(tǒng)的切換時間小于2ms，極大程度地保障了系統(tǒng)的安全可靠且不間斷的運行。
當前，儲能技術已從一個基本概念發(fā)展成為當前社會走向低碳經(jīng)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(chǎn)品與數(shù)據(jù)中心的運行現(xiàn)狀進行有機結合，針對數(shù)據(jù)中心所存在的問題進行改善，最大限度提高其節(jié)能程度和管理水平，是數(shù)據(jù)中心當前迫在眉睫的需求。
(伊頓電能質量亞太區(qū)研發(fā)總監(jiān) 鄭大為)
