數(shù)據(jù)中心如何成為無碳電網(wǎng)的起始點(diǎn),計(jì)劃使用電池替代柴油發(fā)電機(jī)

2020年是新基建元年，數(shù)據(jù)中心作為數(shù)字經(jīng)濟(jì)的命脈，在新基建發(fā)展建設(shè)過程中有著舉足輕重的重要作用。柴油發(fā)電機(jī)組是數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)中的核心設(shè)備之一，當(dāng)市電停電時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)系統(tǒng)將為數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施供電，為整個(gè)數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的可用性具有重要作用。

數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)及其可用性

數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)是數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施中最重要的子系統(tǒng)，所有的 IT設(shè)備以及基礎(chǔ)設(shè)施中的制冷、管理、安全等子系統(tǒng)都在供電系統(tǒng)的支持下運(yùn)行。保證連續(xù)不間斷的電力供應(yīng)已經(jīng)成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)必不可少的功能，目前的數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)如圖 1－1 所示，其主要構(gòu)成如下：

1、備用電源

為了保證數(shù)據(jù)中心供電可靠，在重要的數(shù)據(jù)中心都設(shè)置了雙電網(wǎng)供電系統(tǒng)，其中一路市電正常時(shí)由其給負(fù)載供電，另一路市電作為交流備用電源。此外發(fā)電機(jī)組也作為交流備用電源。而當(dāng)兩路市電和發(fā)電機(jī)全部停止供電時(shí)，蓄電池也可作為直流電源給負(fù)載供電。

2、電源轉(zhuǎn)換設(shè)備

供電系統(tǒng)中的電源轉(zhuǎn)換設(shè)備包含自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)、UPS不間斷電源以及靜態(tài)旁路開關(guān)。

3、配電設(shè)備

供電系統(tǒng)中的配電設(shè)備主要包括交流輸入配電、UPS輸入配電、負(fù)載機(jī)架排配電（列頭柜）以及機(jī)架配電等。無論是對政府部門、教育機(jī)構(gòu)、還是企業(yè)，數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)的可靠穩(wěn)定運(yùn)行都非常重要，數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)故障會(huì)造成數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器、交換機(jī)等設(shè)備斷電，進(jìn)而引起企業(yè)數(shù)據(jù)中心信息資料的丟失和數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)的中斷并帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失。

大型數(shù)據(jù)中心計(jì)劃使用電池替代柴油發(fā)電機(jī)

當(dāng)谷歌數(shù)據(jù)中心受到停電影響時(shí)，需要在幾秒鐘內(nèi)迅速啟動(dòng)百萬瓦級別的備用電源。雖然這種情況極少發(fā)生，但數(shù)據(jù)中心迅速響應(yīng)的過程仍然是一項(xiàng)艱巨的挑戰(zhàn)。當(dāng)前行業(yè)內(nèi)通常使用柴油發(fā)電機(jī)來應(yīng)對這樣的緊急情況，不過一種新型的電池解決方案正在研究之中，能夠保證在停電的情況下，數(shù)據(jù)中心的互聯(lián)網(wǎng)依然能正常運(yùn)行，更具清潔性。

近期，谷歌將在比利時(shí)的超大數(shù)據(jù)中心安裝首個(gè)基于電池的電力系統(tǒng)，來替代傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)。如果數(shù)據(jù)中心發(fā)生電源中斷，該系統(tǒng)將能夠繼續(xù)保證用戶的搜索、電子郵件和視頻等數(shù)據(jù)的正常傳輸，并且也不會(huì)因燃燒柴油而造成污染。

更重要的是，當(dāng)Google數(shù)據(jù)中心不需要緊急電源時(shí)，柴油發(fā)電機(jī)在一年中的大部分時(shí)間會(huì)處于閑置狀態(tài)，所以電池組存在會(huì)更有意義。即使電池組不被使用，也將成為數(shù)據(jù)中心的資產(chǎn)并能夠增強(qiáng)電網(wǎng)的延展性。

當(dāng)前在全球范圍內(nèi)，幾乎整個(gè)數(shù)據(jù)中心行業(yè)都在使用超過20GW的備用柴油發(fā)電機(jī)，這為數(shù)據(jù)中心部署清潔能源的解決方案提供了巨大的機(jī)會(huì)。未來谷歌希望數(shù)據(jù)中心的備電系統(tǒng)不僅能夠減少氣候變化的影響，還成為無碳能源系統(tǒng)中的關(guān)鍵組件。而谷歌在比利時(shí)的項(xiàng)目是邁出的這個(gè)宏偉愿景的第一步。

數(shù)據(jù)中心如何成為無碳電網(wǎng)的起始點(diǎn)

當(dāng)前風(fēng)能和太陽能發(fā)電在全球迅速發(fā)展，但是天氣的變化（如晴天和狂風(fēng)）并不能與供電社區(qū)的需求保持一致。為了解決這個(gè)問題，數(shù)據(jù)中心的大型電池組能夠在可再生能源（如風(fēng)能和太陽能）充足的時(shí)候儲(chǔ)備能源，并在需要的時(shí)候?qū)⑵浞烹姟４笮碗姵亟M還可以幫助平衡電網(wǎng)上的其他的用電變化情況，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約成本和高效的運(yùn)行。谷歌將與比利時(shí)本地能源傳輸系統(tǒng)運(yùn)營商ELIA合作，希望能將這個(gè)項(xiàng)目作為數(shù)據(jù)中心與無碳電網(wǎng)結(jié)合的標(biāo)桿。

Google數(shù)據(jù)中心需要7x24小時(shí)運(yùn)營；但數(shù)據(jù)中心可能偶爾會(huì)受斷電影響；柴油發(fā)電機(jī)能存儲(chǔ)電力但也會(huì)產(chǎn)生碳排放；所以我們開始用鋰電池替換發(fā)電機(jī)；電池能夠提供清潔的備電方案；電池有一個(gè)額外的優(yōu)勢，當(dāng)每天Google數(shù)據(jù)中心不需要備用電的時(shí)候，電池能夠幫助實(shí)時(shí)管理電網(wǎng)能源波動(dòng)。

實(shí)際上谷歌選擇比利時(shí)作為項(xiàng)目所在地，是因?yàn)楫?dāng)?shù)貓F(tuán)隊(duì)已經(jīng)持續(xù)跟蹤新能源理念，這邊也是Google全球第一個(gè)完全不使用機(jī)械冷水機(jī)運(yùn)行的設(shè)施，被歐盟委員會(huì)評為能效最高的設(shè)施。這里安置了超過10，000個(gè)太陽能電池板，也是谷歌集成了最大的可再生能源裝置的地方。

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