2019年9月9日，國際環(huán)保組織與華北電力大學聯(lián)合發(fā)布《點亮綠色云端：中國數(shù)據(jù)中心能耗與可再生能源使用潛力研究》報告，數(shù)據(jù)顯示，2018年，中國數(shù)據(jù)中心總用電量為1608.89億千瓦時，超過上海市2018年全社會用電量，占中國全社會用電量的2.35%。報告預計2023年中國數(shù)據(jù)中心總用電量將達到2667.92億千瓦時，未來5年(2019年-2023年)將增長66%，復合增長率將達到10.64%。
1、數(shù)據(jù)中心運維降成本
數(shù)據(jù)顯示，2017年我國數(shù)據(jù)中心數(shù)量已超過40萬個，隨著我國社會信息化水平不斷提高，信息化建設步伐不斷加快。伴隨著信息消費快速增長，數(shù)據(jù)中心作為通信的重要載體，其建設也進入快速發(fā)展期。
我國數(shù)據(jù)中心占用能耗較高，年耗電量超過全社會用電量的1.5%，大多數(shù)數(shù)據(jù)中心的電能使用效率（PUE）仍大于2.2，與國際先進水平相比有較大差距，節(jié)能潛力巨大。同時，數(shù)據(jù)中心大量用電產(chǎn)生的碳排放，消耗大量的水資源，其設備廢棄后造成較大污染，給資源和環(huán)境帶來巨大挑戰(zhàn)。因此我國提出以PUE1.4為指標，建設綠色型數(shù)據(jù)中心的目標。
部分綠色型數(shù)據(jù)中心試點單位
數(shù)據(jù)來源：工信部、國家能源局、高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）整理
為了提高數(shù)據(jù)中心用電可靠性，并且降低用電量。2019年“兩會”期間，國家電網(wǎng)有限公司提出要探索利用變電站資源建設運營充換電（儲能）站和數(shù)據(jù)中心站的新模式：多站融合。多站融合是指在變電站、充換電（儲能）站和數(shù)據(jù)中心站的基礎上，增加5G基站、北斗地面增強站、光伏站、綜合能源站等，實現(xiàn)清潔用電、低價用電的特點。
利用變電站選址靠近用戶，電力供給充足，覆蓋用電客戶廣泛等特點，支持數(shù)據(jù)中心計算、存儲、鏈接等功能對于電力、環(huán)境的服務需求。滿足5G網(wǎng)絡建設中的多接入邊緣計算(MEC)站建設需求，為泛在電力物聯(lián)網(wǎng)提供實現(xiàn)物理世界和數(shù)字世界連接的IT基礎設施資源。
目前已有重慶等省市正在規(guī)劃建設多站融合項目，重慶以“共商共建共營共贏”的商業(yè)模式為準則，在110千伏沙溝變電站多站融合項目中結(jié)合了變電站、數(shù)據(jù)中心、存儲中心、邊緣服務等多項功能，已為騰訊云游戲、愛奇藝視頻、CDN（內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡）下沉節(jié)點提供計算、存儲等服務。通過云邊協(xié)同，可極大提高游戲、視頻等用戶體驗，并帶動新業(yè)務發(fā)展。
2、鋰電池儲能在數(shù)據(jù)中心的應用場景
UPS是為重要設備保障電力供應的設備，數(shù)據(jù)中心由于其重要性都有配置。A級數(shù)據(jù)中心設有柴油發(fā)電機時,UPS電池后備時間要求不低于15min。早期UPS通常采用鉛酸電池，但目前鋰電池滲透率已不斷提高。為了保證數(shù)據(jù)中心信息設備供電質(zhì)量和供電可靠性,UPS是必需的,與經(jīng)濟效益無關。
鉛酸電池與鋰電池電池管理難度對比
數(shù)據(jù)來源：施耐德電氣信息與技術、高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）整理
UPS+儲能(Storage Power Supply)簡稱SPS系統(tǒng),是指UPS和儲能相融合的系統(tǒng),是在鋰電池UPS的基礎上，通過增加配置電池的容量,實現(xiàn)建設儲能電站的目的。利用峰谷電價進行套利,而剩余電量作為備電。偶爾停電時,電池放電到70%～80%,對電池壽命影響不大。
國內(nèi)儲能市場由于初始投資大，需求不穩(wěn)定等情況，發(fā)展情況一直不溫不火。但在UPS鋰電化以及多站融合的背景下，整體而言，數(shù)據(jù)中心儲能是目前儲能市場中非常有應用價值的細分市場。
華為數(shù)據(jù)中心UPS5000-S
數(shù)據(jù)來源： 企業(yè)官網(wǎng)、高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）整理
3、鋰電池經(jīng)濟型分析
數(shù)據(jù)中心供電一般采用2N UPS結(jié)構(gòu)，兩套2N的UPS系統(tǒng)共需要4個配電柜位、2個800A框架斷路器及10個250A的塑殼斷路器，電壓器負荷通常在50%以下。雖然數(shù)據(jù)中心服務是全天候運轉(zhuǎn)，但夜間還是存在服務器點擊率降低，自身功耗減少的情況。并且由于充電多是在低谷電時段，充電倍率小，充電時間長，常規(guī)負載會減小。所以帶給變壓器的壓力影響非常有限，從硬件角度來講，雖然鋰電池UPS與傳統(tǒng)鉛酸電池不同，但經(jīng)過測試更換鉛酸只需增加整流模塊功率即可，逆變模塊無需改變，因此不會影響到UPS可負荷的機柜數(shù)量。
UPS產(chǎn)品組成展示
數(shù)據(jù)來源：企業(yè)官網(wǎng)、高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）整理
2018年，南方監(jiān)管局發(fā)布《南方區(qū)域電化學儲能電站并網(wǎng)運行管理及輔助服務管理實施細則（實行）》，細則中規(guī)定，儲能電站根據(jù)電力調(diào)度機構(gòu)指令進入充電狀態(tài)，按其提供充電調(diào)峰服務統(tǒng)計，對充電電量進行補償，具體補償標準為0.05萬元/兆瓦時。
當數(shù)據(jù)中心帶有儲能功能后，特別是多占融合的場景下，也可以參與到充電調(diào)峰當中。只要充分管理好電池，在響應充電調(diào)峰時，就可以獲得相當不錯的補貼。以每臺儲能UPS配置6組LFP電池為例：一個擁有30臺儲能UPS，共計576kWh電池。
為不影響數(shù)據(jù)中心正常工作，以充入20%的電量來計算則調(diào)峰一次的充電收益為30*576kWh*20%*0.5元/kWh=1728元。而鋰電池的長循環(huán)特點也可以在調(diào)峰中發(fā)揮作用，實現(xiàn)經(jīng)濟效益。
鋰電池UPS循環(huán)測試圖
數(shù)據(jù)來源：企業(yè)官網(wǎng)、高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）整理
此外，在日本、新加坡、香港這類寸土寸金的地區(qū)，用戶對于電池的占地空間和重量更為關注。由于鋰電池的能量密度是鉛酸電池6-7倍，這樣其占地空間比鉛酸電池減少60%以上，機房空間可以節(jié)省出來擺放服務器機柜來出租盈利或者備用應對后期擴容。同時鋰電池的重量比鉛酸電池輕70%以上，因此可以大大減輕對于樓板承重的壓力，這樣承重改造費用得以大幅縮減，并且可以降低數(shù)據(jù)中心所在環(huán)境限制，在寫字樓空間中的應用可能性也不斷提高。
數(shù)據(jù)中心電池方案占地對比
數(shù)據(jù)來源：施耐德電氣信息技術、高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）整理
4、DC機房對鋰電池的需求規(guī)模
目前數(shù)據(jù)中心可分為電信類、互聯(lián)網(wǎng)、公共機構(gòu)、制造業(yè)、能源業(yè)、金融六大應用場景。以電信業(yè)為例，在5G建設的高增速推動下，電信業(yè)數(shù)據(jù)中心的建設速度也不斷提高。
5G時代，云計算量將大幅增長，數(shù)據(jù)機房的建設/擴建都將帶來電池需求量的增長。由于機房空間確定，未來電池擴容只能依賴使電池能量密度更高的電池，因此鋰電池在數(shù)據(jù)中心的滲透率將不斷提高。GGII通過調(diào)研與測算，2019~2025年5G電信類機房將累計增加5.8GWh的鋰電池需求，鋰電池滲透率逐年提高。
互聯(lián)網(wǎng)以及制造業(yè)領域，隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、邊緣計算等行業(yè)已接近爆發(fā)期，未來建設數(shù)量也十分可觀。對于制造業(yè)數(shù)據(jù)中心來說，由于數(shù)據(jù)中心儲能可以與生產(chǎn)用電相協(xié)調(diào)，其建設可行性更高。
2019-2025年電信類DC機房的年度增量
數(shù)據(jù)來源：高工產(chǎn)研鋰電研究所（GGII）
